基于单片机的异步电动机软启动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及软启动技术领域，尤其涉及基于单片机的异步电动机软启动器。
【背景技术】
[0002]交流异步电动机，特别是三相鼠笼式异步电动机，由于其具有结构简单、制造容易、性价比高、坚固耐用、工作性能好等优点，而广泛地应用于农业生产、厂矿企业、交通运输业、国防工业以及人们日常生活的各个领域中。但是，在启动过程中存在着不少问题。
[0003]目前异步电动机普遍采用的启动方式有全压直接启动和降压启动。全压直接启动的优点是启动设备和操作最简单，并且启动转矩要比降压启动时大；其缺点是启动时产生的冲击电流是其额定电流的2?7倍，这会造成:(I)电网电压的瞬间下降和剧烈波动，影响共网的其他电动机或者电气设备的正常运行；(2)冲击电流会造成电动机局部温度上升，频繁启动时会使电动机过热，降低电动机的使用寿命；(3)产生的机械冲力会加速机械传动部件的磨损；(4)冲击电流还会以电磁波的形式干扰电气仪表的正常运行等危害。
[0004]传统的降压启动方式有定子串电阻或电抗启动、自耦变压器启动和延边三角形启动等，这些启动方式具有以下缺点:(I)启动设备体积大，造价尚；(2)属于有级调节，无法线性连续平滑地调节启动电压，其启动特性不理想；(3)无法将启动电流限制在一定的范围内，且切换时造成的二次冲击电流无法消除；(4)触点继电器控制，不能实现频繁重复启动；(5)维修工作量大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于单片机的异步电动机软启动器，采用单片机控制，实现了电动机启动电压的无极调节和恒流启动，不但限制了启动电流，还确保电动机的平稳启动。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
基于单片机的异步电动机软启动器，包括主回路和控制回路，主回路和控制回路连接有三相电源，所述主回路由三组反并联晶闸管、旁通接触器和电流互感器组成，所述控制回路由单片机和与其相连的电源电路、电压同步信号检测电路、用于产生晶闸管门极触发信号的脉冲触发电路、电流检测电路、电压检测电路、LCD显示及键盘电路、接触器控制电路、状态输出电路及保护电路，所述单片机通过脉冲触发电路连接有三组反并联晶闸管，所述电流互感器连接有电流检测电路和三相异步电动机。
[0007]进一步的，所述电压同步信号检测电路中设有用于对高低电压信号进行隔离的光親 TP521。
[0008]进一步的，所述脉冲触发电路共有六路，分别驱动主回路中的六只三组反并联晶闸管。
[0009]进一步的，所述电流检测电路包括电流传感器和信号变换电路。
[0010]进一步的，所述保护电路包括过电压保护电路、过电流保护电路、缺相错相保护电路和过热保护电路。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明实现了电动机启动电压的无极调节，冲击转矩和冲击电流小；通过电流闭环控制来实现电动机的恒流启动，不但限制了启动电流，还确保了电动机的平稳启动；采用单片机控制，控制简便，可靠性高。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的的结构框图；
图2是本发明的电压同步信号检测电路的电路图；
图3是本发明的脉冲触发电路其中一路的电路图；
图4是本发明的电流检测电路的电路图；
图5是本发明的电压检测电路的电路图；
图6是本发明的过热保护电路的电路图；
图中标号说明:1-主回路，11-晶闸管，12-旁通接触器，13-电流互感器，2-控制回路，21-单片机，22-电源电路，23-电压同步信号检测电路，24-脉冲触发电路，25-电流检测电路，26-电压检测电路，27-LCD显示及键盘电路，28-接触器控制电路，29-状态输出电路，210-保护电路，3_ 二相电源，4_电动机。
【具体实施方式】
[0013]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0014]如图1所示，基于单片机的异步电动机软启动器，包括主回路I和控制回路2，主回路I和控制回路2连接有三相电源3，主回路I由三组反并联晶闸管11、旁通接触器12和电流互感器13组成，控制回路2由单片机21和与其相连的电源电路22、电压同步信号检测电路23、用于产生晶闸管门极触发信号的脉冲触发电路24、电流检测电路25、电压检测电路26、IXD显示及键盘电路27、接触器控制电路28、状态输出电路29及保护电路210，单片机21通过脉冲触发电路24连接有三组反并联晶闸管11，电流互感器13连接有电流检测电路25和三相异步电动机4。
[0015]电压同步信号检测电路(23)中设有用于对高低电压信号进行隔离的光耦TP521。电压同步信号检测电路23用于将由电源电路22侧来的线电压正弦信号转为低压方波信号以供单片机21进行处理，如图2所示，利用光耦TP521对高低电压信号进行隔离，保证了这两种信号可以互不干扰地分离处理；其工作过程为:由电源电路22侧来的线电压正弦信号经过2个电阻和I个二极管，变成半波交流信号，这个交流信号在正半波时触发光耦导通，从而使得右侧输入到单片机21的是高电平信号，而当光耦左侧信号处于低电平时，光耦则截止，右侧输入到单片机21的信号是低电平，这样周而复始使单片机21得到幅值一定的方波信号。
[0016]脉冲触发电路24共有六路，一个周期内输出六路相角差为60°的六个驱动信号，分别驱动主回路I中的六只三组反并联晶闸管11，其中一路的电路图如图3所示。脉冲触发电路24用于将单片机21输出的控制信号转化成晶闸管11的触发信号，图中，单片机21输出的触发脉冲用于控制三极管Ql的导通与关断，当单片机21输出高电平时，三极管Ql导通，电源电压、脉冲变压器的原边和三极管Ql构成回路，脉冲变压器的副边向晶闸管的门极G和阴极K之间输出脉冲；当单片机21输出低电平时，三极管Ql关断，脉冲变压器存储的能量经二极管Dl和电阻R2释放掉。三极管Ql工作在开关状态，R2和Dl起续流作用。
[0017]如图4所示，电流检测电路25包括电流传感器和信号变换电路。在主回路I中接入电流互感器13，用整流滤波电路把电流互感器13 二次侧交流电流变成与之成正比的直流电压，再见过一级电压跟随器，最后输入单片机21的输入口，单片机21通过比较检测电流与给定电流的差值，按照调节算法完成电流调节和过流保护。
[0018]电压检测电路25是用电压互感器进行电压采样的电路，具体如图5所示，电压互感器的输出电压经整流、滤波和分压后变成直流电压，此电压信号进过放大后输入到单片机中。
[0019]保护电路210包括过电压保护电路、过电流保护电路、缺相错相保护电路和过热保护电路。其中，过热保护电路如图6所示，考虑到晶闸管只能在一定的温度下工作，本实施例中为了防止温升超过限制值而损坏晶闸管，在软启动器的散热器中加入温度继电器来实现过热保护。
[0020]本实施例的工作原理为:
在异步电动机软4启动工作中，单片机21通过控制六只晶闸管11的触发角使电动机4端电压按照预定的规律增加至其额定电压，实现电动机4的平滑启动，当电动机4升至额定转速时，软启动过程结束，旁通接触器12接通，三相电源3直接接到电动机4上；软停车过程与软启动过程相反，先切断旁通接触器12，通过控制晶闸管11的触发角使电动机4的端电压按照预定的规律减小到零，电动机4的转速也随之逐渐减小到零，完成停车过程。另夕卜，通过设置不同的初始触发角就可以得到不同的初始电压和启动转矩，以满足不同负载的要求。运用不同的启动模式，使电动机4的端电压按照不同的规律变化，就可以实现不同的功能。
【主权项】
1.基于单片机的异步电动机软启动器，包括主回路(I)和控制回路(2)，主回路(I)和控制回路(2)连接有三相电源(3)，其特征在于:所述主回路(I)由三组反并联晶闸管(11)、旁通接触器(12)和电流互感器(13)组成，所述控制回路(2)由单片机(21)和与其相连的电源电路(22)、电压同步信号检测电路(23)、用于产生晶闸管门极触发信号的脉冲触发电路(24)、电流检测电路(25)、电压检测电路(26)、IXD显示及键盘电路(27)、接触器控制电路(28)、状态输出电路(29)及保护电路(210)，所述单片机(21)通过脉冲触发电路(24)连接有三组反并联晶闸管(11)，所述电流互感器(13)连接有电流检测电路(25)和三相异步电动机(4)。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的异步电动机软启动器，其特征在于:所述电压同步信号检测电路(23)中设有用于对高低电压信号进行隔离的光耦TP521。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的异步电动机软启动器，其特征在于:所述脉冲触发电路(24)共有六路，分别驱动主回路(I)中的六只三组反并联晶闸管(11)。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的异步电动机软启动器，其特征在于:所述电流检测电路(25 )包括电流传感器和信号变换电路。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的异步电动机软启动器，其特征在于:所述保护电路(210)包括过电压保护电路、过电流保护电路、缺相错相保护电路和过热保护电路。
【专利摘要】本发明涉及了基于单片机的异步电动机软启动器，包括主回路和控制回路，主回路和控制回路连接有三相电源，所述主回路由三组反并联晶闸管、旁通接触器和电流互感器组成，所述控制回路由单片机和与其相连的电源电路、电压同步信号检测电路、用于产生晶闸管门极触发信号的脉冲触发电路、电流检测电路、电压检测电路、LCD显示及键盘电路、接触器控制电路、状态输出电路及保护电路，所述单片机通过脉冲触发电路连接有三组反并联晶闸管，所述电流互感器连接有电流检测电路和三相异步电动机。本发明操作方便简单，在满足异步电动机启动转矩要求及降低启动电流的前提下，能够及时跟随电机负载的变化，使异步电动机能够平稳可靠运行。
【IPC分类】H02P1-26
【公开号】CN104638985
【申请号】CN201510077906
【发明人】任磊
【申请人】合肥誉联信息科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月14日