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1、第2期(总第165期)机械工程与自动化No.22011年4月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONApr.文章编号:1672-6413(2011)02-0144-02三相异步电动机软启动器的设计刘芳霞(山东经贸职业学院,山东潍坊261011)摘要:三相异步电动机直接启动时,启动电流过大,转矩较小,给用电设备及电网带来了一定的影响。通过采用模糊控制与PLC相结合的方法实现了电机的软启动,给出了软启动控制系统的硬件设计与软件设计,并用MATLAB软件进行实验仿真,实验结果验证了系统的有效性及理论的正确性。关键词:软启动;三相异步电动
2、机;仿真中图分类号:TM343+.2文献标识码:A0引言1电机软启动系统结构三相异步电动机以其低成本、高可靠性和易维护三相电动机软启动系统结构图见图1。采用晶闸等特点,在电力拖动系统中得到了广泛的应用。但在管反并联电路给电动机定子提供电源,通过控制晶闸其直接启动瞬间启动电流大约是额定电流的6倍,带管触发角的大小来改变导通角的大小,使电动机电压负载启动时甚至达到8倍。大的启动电流会给电网及平稳增加,从而调节电动机定子的端电压,使电动机用电设备带来很大的负面影响,使电网电压产生波动,的启动电流缓慢上升,减少电流对电网及电动机的影加速电动机绕组的绝缘老化,大大
3、降低了电动机的使响,这一过程称为软启动。软启动的实现方法如下:通用寿命,导致大量的能量被消耗。针对上述问题,本过对电路电压、电流的检测,将检测的信号模糊处理,文设计了一个软启动系统,给出了其硬件设计及软件经过A/D模块转化为数字信号,送入PLC控制器进设计,并通过实验验证了系统的有效性及理论的正确行处理,用得到的信号来控制晶闸管的触发角,从而性。控制电动机的端电压,达到控制启动电流的目的。图1三相电动机软启动结构图2软启动控制电路硬件设计简单、具有网络通讯功能等特点,所以本系统采用松软启动器是一种交流调压装置,在本系统中主要下电工FP0系列可编程控制器作
4、为主控制器,PLC结是实现电机的软启动、停机及保护等多种功能。由于构框图如图2所示。它的主要作用是:将模糊化处理PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、编程得到的信号经过A/D模块转化保存在数据寄存器中,收稿日期:2010-08-31;修回日期:2010-10-27作者简介:刘芳霞(1975-),女,山东聊城人,讲师,硕士。2011年第2期刘芳霞:三相异步电动机软启动器的设计·145·经过执行PLC程序,用输出信号去控制晶闸管调压电进行系统的初始自检是很重要的。系统初始自检包括路的触发角。上电前自检与上电后自检,前者是检查电动机是否存3电机软启动系统
5、的软件设计在漏电故障,后者是对电机的工作电压、电流、温度硬件设计是系统的基础,但很大一部分硬件功能等参量进行AD检测并处理。由软件来实现,因此软件设计是系统的一个重点。电(3)系统运行部分程序设计。运行部分程序的设机软启动系统的主程序流程图见图3。计内容按系统启动的大体流程包括:判断是否要求启动(检测启动开关是否有效);判断启动是否完毕(通过触摸屏提示);判断系统稳定启动运行时是否要求停机(检测停车开关是否有效)。本文将模糊控制技术和PLC相结合,对一些无法建立精确数学模型的系统能够达到较好的控制效果。首先将电流偏差e与电流偏差变化率e模糊化处理,
6、根据模糊语言变量赋值表和模糊控制规则表,利用MATLAB预先编制程序进行模糊推理与模糊判断,得到对应的量化因子Ke、Kec,然后采用A/D转化模块将其按一定规律存放在PLC数据寄存器中。控制执行时,PLC只须对采样得到的精确量e、e进行等级量化,得到其相应的模糊化论域元素,再通过查表获得图2PLC结构框图输出控制量的量化值,最后将此量化值乘以比例因子Ku即得到实际输出量,用输出量对电动机软启动进行控制。4实验结果与分析电动机软启动过程是一个高阶、非线性和强耦合的多变量系统,除理论分析以外,仿真实验是一种必不可少的重要的研究方法。本文采用MATLAB软件
7、对三相异步电动机的软启动进行实验仿真,结果见图4～图7。图4三相定子电流I的波形曲线图3主程序流程图整个程序在执行时包括3部分,即系统初始化、系统自检、执行程序。(1)系统初始化程序。系统初始化主要是在程序执行前对PLC内部存储器的内容复位,主要完成对PLC内部定时器、数据寄存器、中断系统、堆栈指针、特殊寄存器的初始化等。在本系统中,采用触摸屏实现了人机对话,从触摸屏上输入输出。在初始化过程中,触摸屏自动返回到初始屏,等待用户对其进行操作。(2)系统自检程序。为了保证系统的正常和安全运行,对于一些可能出现的系统故障尽量在系统运行图5A相定子电流IA的波形
8、曲线前就发现并及时进行处理,因此在主程序的初始化后(下转第148页)·148·机
