【正文】 管的觸發(fā)角， ? 是負(fù)載的功率因數(shù)角 (也叫晶閘管的續(xù)流角 )， ? 是晶閘管的導(dǎo)通角。通 過改變導(dǎo)通角 ? 的大小，就可以改變晶閘管的輸出電壓，從而改變了電機(jī)的輸入電壓。對于恒定的負(fù)載而言，功率因數(shù)角 ? 是常量，導(dǎo)通角 ? 僅僅與觸發(fā) 角 ? 有關(guān)。但是對于異步電動(dòng)機(jī)而言，功率因數(shù)角 ? 是個(gè)變量，并且是電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。因此，改變晶閘管觸發(fā)角 ? 的同時(shí)也要兼顧功率因 數(shù)角 ? 的變化情況。 軟起動(dòng)的起動(dòng)方式 軟起動(dòng)器的功能主要是實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停車，而軟停車相當(dāng)于是軟起動(dòng)的逆過程。下面詳細(xì)介紹： (1)限流起動(dòng) 限流起動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中限制其起動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值 Im的軟起動(dòng)方式，起動(dòng)波形如圖 28 所示。這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，且可按需要調(diào)整起動(dòng)電流的限定值 Im。該方法應(yīng)用較多，適用于風(fēng)機(jī)，泵類負(fù)載。它的缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對起動(dòng)不利，起動(dòng)時(shí)間長，對電動(dòng)機(jī)不利。輸出電壓先迅速升至U(U，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電壓值 )，然后按設(shè)定的斜率逐漸升高電壓。在加速斜坡時(shí)同期聞，電動(dòng)機(jī)電壓逐漸增加，加速斜坡時(shí)間在一定時(shí)間范圍內(nèi)可調(diào)整，加速斜坡時(shí) 間 一般在 2～60 秒之間。 圖 29 電壓斜坡啟動(dòng)波形 (3)轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng) 主要用于重載起動(dòng)，如圖 210 所示。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑、柔性好、對拖動(dòng)系統(tǒng)有利，同時(shí)減少對電網(wǎng)的沖擊，使最優(yōu)的重載起動(dòng)方式。 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 210 轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)波形 (4)轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)一樣，也是用在重載起動(dòng)的場合。但是，突跳會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其他負(fù)荷。 圖 211 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)波形 (5)電壓控制起動(dòng) 電壓控制起動(dòng)是在保證起動(dòng)壓降一定的前提下使電動(dòng)機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短起動(dòng) 時(shí)間 ，是最優(yōu)的輕載軟起動(dòng)方式，如圖 212 所示。 元件引腳功能 見表 31：鋸齒波的斜率決定于外接 RRW1 流出的充電電流和積分 C1 的數(shù)值。同時(shí)調(diào)整鋸齒波斜率電位器 RW1，可以使不同的移相控制電壓獲得整個(gè)范圍。 R7 和 C2形成微分電路，改變 R7 和 C2 的值，可獲得不同的脈寬輸出。《半導(dǎo)體集成電路外型尺寸》 SJ1100—76 圖３ 1 KJ004 引腳圖 與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似 ,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。5%（ 177。 電源電流：正電流 ≤15mA，負(fù)電源 ≤10 mA。 同步輸入端允許最大同步電流： 6mA（有效值）。（同步電壓 30V，同步輸入電阻 15KΩ）。 輸出脈沖： （ 1）寬度： 400μs～ 2ms(通過改變脈寬阻容元件達(dá)到 )。 （ 3） KJ004 最大輸出能力： 100mA（流出脈沖電流）。 正負(fù)半周脈沖相位不均衡 ≤177。 使用環(huán)境溫度為四級： C:0～ 70℃ R:55～ 85℃ E: 40～ 85℃ M:55～ 125℃ XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 KJ041功能介紹 KJ041 六路雙脈沖形成器是三相全 控 橋式觸發(fā)線路中常用的電路，它具有雙脈沖形成和電子開關(guān)控制封鎖雙脈沖形成功能。 主要參數(shù)及限制 （ 1）電源電壓： DC +15V177。C； Ⅱ 類品為 55～ +85176。C ； Ⅳ 類品為 10～ +70176。 K J 0 4 17 圖 33 KJ041 的引腳排列（引腳向下） 各引腳的功能及用法： １）輸出引腳 引腳 15：對應(yīng) 1 與 2 的 “ 或 ” 輸 出端，使用中，接觸發(fā) A 相正半周晶閘管的功率放大單元輸入端； 引腳 14：對應(yīng) 3 與 2 的 “ 或 ” 輸出端，使用中，接觸發(fā) C 相負(fù)半周晶閘管的功率放大單元輸入端； 引腳 13：對應(yīng) 3 與 4 的 “ 或 ” 輸出端，使用中，接觸發(fā) B 相正半周晶閘管的 功率放大單元輸入端； 引腳 12：對應(yīng) 4 與 5 的 “ 或 ” 輸出端，使用中，接觸發(fā) A 相負(fù)半周晶閘管的功率放大單元輸入端； XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 引腳 11：對應(yīng) 5 與 6 的 “ 或 ” 出端，使用中，接觸發(fā) C 相正半周晶閘管的功率放大單元輸入端； 引腳 10：對應(yīng) 6 與 1 的 “ 或 ” 輸出端，使用中，接觸發(fā) B 相負(fù)半周晶閘管的功率放大單元輸入端； 2）輸入引腳： 引腳 1 和引腳 4：對應(yīng)于電網(wǎng) A 相正、負(fù)半周的觸發(fā)脈沖輸入端； 引腳 2 和引腳 5：對應(yīng)于電網(wǎng) C 相負(fù)、正半周的觸發(fā)脈沖輸入端； 引腳 3 和引腳 6：對應(yīng)于電網(wǎng)Ｂ相正、負(fù)半周的觸發(fā)脈沖輸入端； 3）引腳 16：工作電源輸入 端。 4）引腳 8（ GND）：工作參考地端。 5）引腳 9（ NC）：空腳。 6）引腳 7（ L）：輸出脈沖封鎖端，該端高電平封鎖輸出。使用中該端接保護(hù)電路的輸出。電路具有脈沖占空比可調(diào)性好、頻率調(diào)節(jié)范圍寬、觸發(fā)脈沖上升沿可與同步調(diào)制信號同步等優(yōu)點(diǎn)，它還可作為可控制的方波發(fā)生器用于其他拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)的電力電子設(shè)計(jì)中。10% （ 2）電源電流： ≤20mA （ 3）輸入二極管反壓： ≥30% （ 4）輸入端允許最大正向電流： ≤2mA （ 5）輸入脈沖幅值： ≥13V （ 6） 輸入脈沖最大負(fù)載能力： ≤12mA （ 7） 調(diào)制脈沖頻率： 5～ 10kHz XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 （ 8） 允許使用環(huán)境溫度： Ⅰ 類品為 55～ +125 176。C； Ⅲ 類品為 40～ +85176。C。用晶閘管調(diào)壓的方法有兩種：一種是相控調(diào)壓，另一種是斬波調(diào)壓。但是斬波調(diào)壓用在異步電動(dòng)機(jī)上，通斷交替的頻率不能太低。當(dāng)電源斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁場將由轉(zhuǎn)子中的瞬態(tài)電流來維持，并隨轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)，氣隙磁場在定子繞組中感應(yīng)的電勢頻率將有所變化。此外，由于異步電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，當(dāng)交流調(diào)壓電路帶感性負(fù)載時(shí)，只有當(dāng)移相角 ? 大于感性負(fù)載的功率因數(shù)角 ? 時(shí)，才能起調(diào)壓的作用，因?yàn)楫?dāng) ??? 時(shí)，電流導(dǎo)通的時(shí)間將始終保持在 180176。因此在使用相控晶閘管電路是必須采用寬脈沖或脈沖串觸發(fā)，移相范圍限制在180???? 176。本系統(tǒng)采用晶閘管相控調(diào)壓的技術(shù)，采用圖 31 所示的主電路，用六個(gè)兩兩反向并聯(lián)的晶閘管串連在電機(jī)主供電回路中。設(shè) 2 siniU U wt? 。晶閘管控制角 ? 和功率因數(shù)角 ? 決定了晶閘管的輸出電壓值。可由式（ 31)計(jì)算： ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2201 2 si n 2 si n11 si n 2 si n 2 , ,2LU U w t d w t U w t d w tU f U????? ? ? ? ? ? ??????????? ? ? ? ? ??? 公式 (31) 可見， UL 是晶閘管控制角 ? 、功率因數(shù)角 ? 及供電電壓 U 的函數(shù)。 主回路設(shè)計(jì) XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 主回路電路 軟起動(dòng)器主回路設(shè)計(jì)電路如圖 37 所示。在三組晶閘管和三相供電電源之間接入接觸器，軟起動(dòng)時(shí)，接觸器斷開，軟起動(dòng)完成后接觸器閉合。在三相電源側(cè)通過隔離電路得到軟起動(dòng)器同步信號；在晶閘管輸出側(cè)即 R、 S、 T 通過電阻分壓而得到較低幅值的三相電壓，再經(jīng)過整流電路送入單片機(jī)做故障檢測。 晶閘管參數(shù)選擇 晶閘管的選擇參數(shù)很多，但用于應(yīng)用于軟起動(dòng)時(shí)，主要是額定電壓、額定電流的計(jì)算與選擇。根據(jù)實(shí)際工作條件，在滿足需要的前提下，應(yīng)盡量降低晶閘管的定額，以減少設(shè)備投資。 首先，晶閘管的正、反向峰值電壓 UDRM 和 URRM 應(yīng)為晶閘管實(shí)際承受最大峰值電壓UM 的 2～ 3 倍，即 UDRM/RRM=(2～ 3)UM。 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 其次，晶閘管的額定通態(tài)電流 ITAV指的是工頻正弦半波平均值，其對應(yīng)的有效值 應(yīng)滿足 IRMS=1． 57ITAV。 本文中使用的異步電機(jī)功率 4KW， 額 定電流 0． 55A。因此晶閘管的 ITAV范圍在 3． 3A～3． 85A。 ，用于觸發(fā)整流橋電路。電路結(jié)包括三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié) [6]。 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 1 6163。 1 5 VR1R2V D1R3AV D2BR4V4V5V D3R6V D4V6R71 1 1 2C2R2 6V7V1V287RuVV35C3R5V DW 1R8V D6V D8R9V8V D7V DW 2V DW 3R1 2V9V1 0V1 11R1 0V1 51 5V1 4R1 1V1 3V D5V D9V DW 5V1 2R1 3V DW 41 41 3943163。 uco=0 時(shí)， V4截止。 V V8處于截止?fàn)顟B(tài)，無脈沖輸出。V5集電 極電壓由 E1(15V) 上升為 +， V V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。使 V V8截止，輸出脈沖終止。電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器 TP 二次側(cè)輸出，其一次繞組接在 V8集電極電路中。鋸齒波電路由V V V3和 C2等元件組成， V VS、 RP2和 R3為一恒流源電路。 V2截止時(shí)，恒流源電流 I1c 對電容 C2充電， 調(diào)節(jié) RP2，即改變 C2的恒定充電電流I1c，可見 RP2是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。 V2周期性地通斷， ub3便形成一鋸齒波，同樣 ue3也是一個(gè)鋸齒波。 V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓 uco、直流偏移電壓 up 三者作用的疊加所定。當(dāng) uco為正值時(shí)， b4點(diǎn)的波形由 uh+up + uco確定。加 up 的目的是為了確定控制電壓 uco=0 時(shí)脈沖的初始相位。；如果是可逆系統(tǒng)，需要在整流和逆變狀態(tài)下工作，要求脈沖的移相范圍理論上為 180176。），由于鋸齒波波形兩端的非線性，因而要求鋸齒波的寬度大于 180176。此時(shí)，令 uco=0，調(diào)節(jié) up 的大小使產(chǎn)生脈沖的 M 點(diǎn)移至鋸齒波 240176。處），相應(yīng)于 a=90176。 如 uco為正值， M 點(diǎn)就向前移，控制角 a90176。 如 uco為負(fù)值， M 點(diǎn)就向后移，控制角 a90176。 同步環(huán)節(jié) 同步指要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。 V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波，鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點(diǎn)。 雙窄脈沖形成 環(huán)節(jié) 內(nèi)雙脈沖電路由 V V6構(gòu)成 “或 ”門。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的 uco對應(yīng)的控制角 a 產(chǎn)生。的第二個(gè)脈沖是由滯后 60176。 晶閘管觸發(fā)電路總圖如圖 39 所示 。為了使晶閘管能正常工作，除了合理的選擇元件外，還必須對過電流，過電壓的發(fā)生采取保護(hù)措施。針對這些 情況，除了 用 軟件 來實(shí)現(xiàn) 保護(hù)外， 還可以在硬件電路中 加入快速熔斷器來保護(hù)晶閘管的過電流。它表明晶閘管在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率。即使此時(shí)加于晶閘管的正向電壓低于其陽極峰值電壓，也可能 出現(xiàn) 這種情況 [7]。如圖 37 中所示。同時(shí)，避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電流而損壞晶閘管。其一 是同步信號的檢測功能，采樣三相電壓的自然換相點(diǎn)，它作為晶閘管脈沖觸發(fā)信號的同步信號；其二是通過檢測晶 閘管輸出端可以得到晶閘管導(dǎo)通時(shí)刻的檢測，以便做電壓反饋和缺相故障檢測；其三是將三XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 相晶閘管輸出電壓信號通過電阻降壓后轉(zhuǎn)變成直流信號，再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送入到單片機(jī)中，作為過壓或欠壓保護(hù) 的 信號。在電機(jī)軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)過程中，同步信號檢測是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。采用如圖 310 所示的電路作為電壓同步信號檢測電路 [8]。由于這里的信號是從高壓轉(zhuǎn)為低壓送入單片機(jī)處理的，因此要利用一塊光耦對高低壓信號進(jìn)行隔離，這樣保證了這兩種信號可以互不干擾地分離處理。那么右側(cè)輸入到單片機(jī)的信號也就是低電平。圖中 右端接 主控單片機(jī)芯片 。 UVR 1 1R 1 5R 1 3V D 5D 1 1+ 5 VT L P 5 2 1 圖 310 同步信號檢測電路 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 同時(shí)，可以利用圖 310 這個(gè)電路 (以下稱為電路 I)和另一套與電路 I 基本相同的電路 (以下稱為電路 II)配合，進(jìn)行電源的相序判斷和缺相檢測。電路 II 和電路 I 結(jié)構(gòu)基本相同，存在的區(qū)別就是，假設(shè)電路 I 的輸入側(cè)連接電源的 U、V 兩相，而 電路 II 輸入側(cè)連接的就是電源的 V、 W 兩相，且輸出信號是分別送入主控單片機(jī) 芯片 的外部中斷輸入口。同步信號示意圖 如下 ω tv 圖