電機(jī)軟起動(dòng)的單片機(jī)技術(shù)固體控制器

　　引言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，尤其是三相異步電機(jī)，作為應(yīng)用最廣泛的電機(jī)，約占電機(jī)總數(shù)的70%，但三相交流異步電機(jī)起動(dòng)電流大、起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大等問(wèn)題也不容忽視。因此對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī)控制器已提出智能化的控制要求，要求具有軟起動(dòng)、軟停止、故障檢測(cè)等智能化功能。

　　本文將介紹一種基于單片機(jī)技術(shù)的三相交流電機(jī)軟起動(dòng)固體控制器，該控制器具有軟起動(dòng)，軟停止，缺相保護(hù)、相序檢測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)輸出等功能。

　　設(shè)計(jì)原理

　　該電機(jī)軟起動(dòng)控制器采用的是電壓斜坡起動(dòng)。將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)——有級(jí)起動(dòng)變?yōu)闊o(wú)級(jí)起動(dòng)，起動(dòng)電壓先迅速升至 U0(U0為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的門限電壓值)，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達(dá)到額定電壓，門限電壓與電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。斜坡電壓起動(dòng)方式負(fù)載電壓隨時(shí)間變化的曲線圖如圖1所示。

　　逐漸升壓的過(guò)程通過(guò)控制輸出開關(guān)器件可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟起動(dòng)時(shí)，不斷增大可控硅導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)逐漸升壓最終可控硅完全導(dǎo)通，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。軟停止時(shí)，不斷減小可控硅導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)逐漸降壓最終電機(jī)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。

　　設(shè)計(jì)方案

　　電機(jī)軟起動(dòng)固體控制器原理框圖如圖2所示，主要由控制端、狀態(tài)輸出、缺相檢測(cè)電路、相序檢測(cè)電路、SCR狀態(tài)檢測(cè)電路、微控制器、SCR控制電路、主輸出電路等組成。

　　主要工作原理為：①在軟起動(dòng)固體控制器L1、L2、L3端口接入380 V AC三相交流電后，通過(guò)隔離變壓器建立偏置電壓，向各單元電路提供電源。②通過(guò)相序檢測(cè)電路和缺相檢測(cè)電路，微控制器(MCU)對(duì)三相交流電的相序和缺相情況進(jìn)行軟件分析、計(jì)算和判斷，并反饋到狀態(tài)端。③當(dāng)控制端施加控制信號(hào)或斷開控制信號(hào)時(shí)，微控制器輸出信號(hào)通過(guò)SCR觸發(fā)控制電路，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)固體控制器的軟起動(dòng)或軟停止。④通過(guò)SCR狀態(tài)檢測(cè)電路在線檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)(輸出狀態(tài))，并反饋到運(yùn)行狀態(tài)端口。

　　相序檢測(cè)

　　三相交流電就是三個(gè)相位相互之間相差120度同頻率的信號(hào)。如圖3所示，電路首先將三相交流電經(jīng)過(guò)分壓，再經(jīng)過(guò)RC濾波后送到過(guò)零比較器。過(guò)零比較器將通過(guò)經(jīng)過(guò)分壓的三相正弦波整形成三相方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離后送入微控制器的輸入端口。整形后三相電壓波形如圖4所示。