异步电机软起动控制器设计

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn异步电机软起动控制器设计1,2232吴江，周德华，张连昆，郑车晓1盘江煤电集团（公司）盘北选煤厂，贵州盘江（553538）2中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221116）3中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州（221116）E-mail:zhoudehua147@163.com摘要：软启动器在工业电机启动过程中有着广泛的应用。为了实现异步电机的平稳启动，设计了一种软启动器，该软启动器以ATmega16单片机为控制核心，通过控制晶闸管的触发角来改变电机的输入电压达到软启动的目的，实现

2、了软启动、软停机、功率因数测量等功能，可对电机故障进行检测，实现实时保护。本文还设计了抗干扰措施，在实际应用中取得了很好的效果。关键词：异步电动；机软启动；电机保护1引言软起动是一种采用电力电子技术、控制技术和微处理器技术等多种技术综合而成的全新电机起动控制方式。它通过控制晶闸管的触发角α来改变电机的输入电压，并在电机起动过程中，随着电机转速的变化按照适当的策略调节触发角α，使电机在起动电流很小的前提下[1]平稳地起动。工业企业大量使用交流异步电动机拖动负载（如风机、泵类负载），在满足基本性能前提下，追求成本的最低化及运行的可靠性，因此，选择调压式软

3、起动方法，是工业企业的最佳选择，对工业企业安全生产、节能具有重要意义。2软起动原理与控制策略2.1斜坡电压起动原理与控制策略（1）斜坡电压起动原理斜坡电压起动时，电机定子端电压是逐渐线性上升的，故电机产生的驱动转矩也是逐渐上升的，随着电压升高，驱动转矩也增大，当驱动转矩大于阻尼转矩和负载转矩之和时，电机开始起动，并最终达到稳定运行。目前我国国标规定:异步电动机的过载能力T/T>1.8，即在电机拖动额定转矩的负maxn载而不致停转的前提下，电压占额定电压的:TN×100%=74.5%(1)1.8TN[3]即如果电机驱动恒转矩负载，则U<74.5%U时，

4、电机仍未能起动，在此时的电压N下，流过电机的电流将会很大，因此这种起动方式不适合恒转矩负载起动。（2）斜坡起动控制策略对电机的斜坡电压起动采用的是双重控制：一方面是在软起动电流低于设定的最大电流值时，触发角就按既定的变化规律变化；二是若软起动时的起动电流大于设定的最大电流值，则PI调节环节就投入运行，限制电流的进一步增大，但电流被调节到小于设定的最大电流值时，PI调节器就退出系统运行，一直到起动完毕。-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn2.2限流起动原理与控制策略（1）限流起动原理起动转矩T与定子每相电流I的关系为：N

5、N2T⎛I⎞st⎜st⎟=⎜⎟⋅SN(2)TIN⎝N⎠TN为异步电机的额定电磁转矩IN为异步电机的每相额定电流SN为异步电机的额定转差率通常感应电机的SN很小，为0.01-0.05，因此若要获得较大的Tst倍数，必须有较大的起动电流倍数。限流起动时，若限流值I较大，则此时电机的起动转矩T也大。1st（2）限流起动控制策略限流起动时，要求控制电机起动时的电流为某一恒值，PI调节环节一直投入系统运行，自动调节，使起动前期的定子电流稳定在给定的电流值上起动，直到晶闸管完全导通，起动完毕，电流回复到稳定的额定值上。3软起动控制器设计3.1软起动控制器的系统结

6、构软起动的本质是通过晶闸管调节加到电机上的电压实现平稳起动，调压是通过改变过零触发的时刻来实现的，所以系统必须包含过零检测单元和触发单元。异步电动机使用软起动器起动就是为了减小电机的起动电流，所以还应该有电流检测单元，随时检测电流大小，以防止起动电流不致过大，从而调整加在电动机定子端电压大小。功率因数大小反应了电机负载状况，通过功率因数闭环控制可以实现轻载节能功能。而改变起动方式的各种算法和处理则是由控制单元来实现的。根据以上思想，整个系统框图如图1所示。PWMTCF792B键盘输入三相低通滤波交流脉冲触发调压LED数码管单片机同步信号电路旁路接触器

7、相序检测ATmega功率因数16异步电机检测电流检测电路图1系统硬件框图-2-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn3.2可控硅触发电路BXDYU2S1470*85619FX+A24718COS-A3CFA3817TZ+B62916JZ-B8CFB11015BK+C9-C11CFCSWDIP-54+5V5XTL2TB7AXDYXTL1+5V14XBVCC205K5K13MKGND10RW1RW21RSTVK12VKTCF792BR01KTCF792图2可控硅触发电路[6]可控硅触发电路如图2所示。TCF792B是单相、三相通用

8、数字相位控制触发电路。它采用单相同步信号输入，数字分频移相120°，以适应单、三相触发电路。可选择矩形波或调