專利名稱：經(jīng)濟節(jié)能型數(shù)字式異步電機軟啟動調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種異步電機起動調(diào)速裝置，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的異步電動機起動器大多數(shù)是自耦降壓起動器，起動過程是有級、跳躍式的，不可避免地產(chǎn)生兩次過電流沖擊，對電網(wǎng)及用電設(shè)備造成不良影響，降低電機壽命。為克服上述缺點，近年來在有關(guān)文獻和刊物上曾發(fā)表過兩篇具有代表性的論文(一)許宏鋼等在1989年《第一屆中國交流電機調(diào)速傳動學(xué)術(shù)會議論文集》中的第666頁至671頁發(fā)表的“一種新穎固態(tài)交流電機節(jié)能起動器”該裝置采用模擬控制方式，通過取樣電機負載電流信號控制電機的恒流軟起動；當電機在輕載、空載運行時，通過檢測電機的電壓，電流間的相位差變化作為電機負載變化的控制信號，使電機在輕載、空載時降低電壓，減少電機的損耗，達到節(jié)能的目的。這種模擬控制方式，不僅硬件電路復(fù)雜，缺乏靈活性，而且不能自尋最佳軟啟動過程和確保電機在最佳節(jié)能點上運行。(二)毛慎建在1993年第4期《電力電子技術(shù)》的第46頁至49頁中發(fā)表的“單片機控制晶閘管三相調(diào)壓器的研究?！边@是一篇探討性的論文，文中敘述了調(diào)壓原理和以單片機為中心的系統(tǒng)組成及應(yīng)用前景，對單片機控制調(diào)壓過程作了一些介紹，但是對異步電動機帶負載的起動和調(diào)速運行未進行實質(zhì)性的研究，沒有解決軟起動和調(diào)速節(jié)能運行問題。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好，不僅能使異步電機在各種場合下實現(xiàn)自尋最佳軟起動，而且能使其在最佳節(jié)能點上運行的電機軟起動調(diào)速器。
本軟起動調(diào)速器以如下方式實現(xiàn)其目的起動調(diào)速器包括主電路1、觸發(fā)電路2、同步脈沖發(fā)生器電路3、缺相保護電路4、鍵盤輸入和顯示電路及以8098單片機為核心的控制器6，它還有起動電流抑制電路5電流互感器LH的副邊與整流橋B3相接，一端接整流橋B3正輸出端的可調(diào)電阻RW的活動端與接至運算放大器同相端的電阻R26相接，整流橋負輸出端經(jīng)穩(wěn)壓管DW后與接至運算放大器反相端的電阻R27相接，運算放大器的輸出端通過光電耦合管06后與三極管T5的基極相接，T5的集電極經(jīng)與非門后接到控制器6的高速輸入端。
本實用新型的優(yōu)點是可自尋最佳軟起動過程，啟動平穩(wěn)，調(diào)速節(jié)能運行性能好，且體積小，可靠性高。
以下結(jié)合附圖實施例進一步說明本實用新型。


圖1為調(diào)速起動器的電路原理圖。
圖2為調(diào)速起動器的控制過程流程圖。
本實用新型裝置由七部分構(gòu)成(1)主電路——功率變換電路(功率變換電路可以由普通晶閘管或雙向晶閘管或功率模塊構(gòu)成)；(2)觸發(fā)電路；(3)同步脈沖發(fā)生器電路；(4)缺相保護電路；(5)起動電流抑制電路；(6)以單片機8098芯片為核心的控制器；(7)鍵盤輸入及顯示電路。主電路1中各雙向晶閘管的門極均接有觸發(fā)電路2，同步脈沖發(fā)生器電路3和缺相保護電路的輸出端均接至控制器6的外部中斷申請EXTINT端。起動電流抑制電路5接至主控制器6的高速輸入端HSI.0，也可接到HSI.1或HSI.2?？刂破?的控制程序用8098匯編語言編寫，采用中斷處理方式。
觸發(fā)電路2中，光電耦合管01的輸入端與控制器6的高速輸出端HSO.0連接，其輸出端接至脈沖變壓器MBA的原邊，脈沖變壓器MBA的副邊與雙向晶閘管KS4的門極相接，KS4的一端經(jīng)同步變壓器的副邊TBa2接至主電路中雙向晶閘管KS1的門極GA。
本實用新型采用MCS－96系列單片機8098芯片為核心的數(shù)字式控制方式，根據(jù)負載性質(zhì)(包括風(fēng)機泵類和機械負載等)與對起動時間的要求，選擇不同的給定起動曲線。工作時，同步脈沖發(fā)生器電路3連續(xù)發(fā)出同步脈沖，8098接到脈沖信號后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，按給定的起動曲線，從控制器6的高速輸出端HSO.0、HSO.1、HSO.2每隔60°輸出各相脈沖，經(jīng)光電耦合管和脈沖變壓器后，利用同步變壓器TB的付邊為工作電源，為主雙向晶閘管KS1、KS2、KS3提供脈沖寬度為(π－α)的輸出脈沖，確保三個主雙向晶閘管可靠導(dǎo)通工作，由三相交流調(diào)壓器給電機提供一平穩(wěn)的起動電壓。
起動過程中，起動控制角α按給定起動曲線逐漸減小，起動電壓逐漸升高。當起動電流達到限制值(如為額定電流的1.5倍)時，起動電流抑制電路5輸出變?yōu)楦唠娖?，光電耦合?6導(dǎo)通，三極管T5也導(dǎo)通，經(jīng)與非門后輸出高電平信號到控制器6的高速輸入端，8098執(zhí)行中斷服務(wù)程序，停止對控制角α運算，使其保持原值，進行恒流起動。當電機轉(zhuǎn)速上升，電流下降后，起動電流抑制電路輸出變?yōu)榈碗娖剑?098又回到給定起動曲線，對α角進行運算控制，改變控制角繼續(xù)升壓，直至起動完畢，從而實現(xiàn)了自尋最佳軟起動過程。當電機不是滿載非全速運行時，可按預(yù)定時間自動轉(zhuǎn)入預(yù)先給定的運行控制角或在運行中設(shè)置運行控制角，以確保電機在最佳節(jié)能點上運行。
實施例用于實施3KW離心式風(fēng)機的軟起動和調(diào)速節(jié)能運行。該裝置的功率變換電路由三只雙向晶閘管組成，觸發(fā)電路2每周期發(fā)出兩觸發(fā)脈沖，同步脈沖發(fā)生器3每隔180℃發(fā)出一個約4℃的同步脈沖，根據(jù)本風(fēng)機負載的情況，整定起動電流倍數(shù)為1.2Ie(Ie——電機額定電流)；選擇起動初始相電壓為80V，起動過程為25秒的給定起動曲線；預(yù)置運行相電壓為82V，經(jīng)過多次的啟動和運行試驗表明，該裝置完全能實現(xiàn)最佳軟起動和保證風(fēng)機在最佳節(jié)能點上運行。采用DJ－Ⅲ型電機經(jīng)濟運行測試儀及其它輔助儀表進行實測情況如下實際起動時間為47秒；全速運行轉(zhuǎn)速為2910rpm；全速運行負載率為 B＝0.155；全速運行輸入有功功率為 P1＝0.68KW，輸入無功功率為Q1＝1.36Kvar；全速運行輸出有功功率為 P2＝0.46KW；節(jié)能運行轉(zhuǎn)速為2780rpm；節(jié)能運行負載率為 B＝0.155；節(jié)能運行輸入有功功率為 P1＝0.58KW，輸入無功功率為Q1＝0.93Kvar；節(jié)能運行輸出有功功率為 P2＝0.46KW；經(jīng)過計算可知，在該風(fēng)機采用本實用新型裝置后，節(jié)電情況為有功節(jié)能率 (0.68－0.58)/0.68 ＝15％；無功節(jié)能率 (1.36－0.93)/1.36 ＝32％；實驗的結(jié)果也表明啟動過程平穩(wěn)，對電網(wǎng)無沖擊，無過電流現(xiàn)象。實際啟動時間47秒，大于給定起動時間25秒的原因是在自尋最佳起動過程中，若電流達到整定起動電流倍數(shù)時，電壓是保持不變的，直到電機轉(zhuǎn)速升高，電流下降到設(shè)定值以下時，才重新繼續(xù)升壓。如果要縮短啟動時間，可將整定啟動電流倍數(shù)調(diào)大一點。
權(quán)利要求1.一種經(jīng)濟節(jié)能型數(shù)字式異步電機軟起動調(diào)速器，包括主電路(1)、觸發(fā)電路(2)、同步脈沖發(fā)生器電路(3)、缺相保護電路(4)、鍵盤輸入及顯示電路及以8098單片機為核心的控制器(6)，其特征是它還有起動電流抑制電路(5)，電流互感器LH的副邊與整流橋B3相接，一端接整流橋B3正輸出端的可調(diào)電阻RW的活動端與接至運算放大器同相端的電阻R26相接，整流橋負輸出端經(jīng)穩(wěn)壓管DW后與接至運算放大器反相端的電阻R27相接，運算放大器的輸出端通過光電耦合管(06)后與三極管T5的基極相接，T5的集電極經(jīng)與非門后接到控制器(6)的高速輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動調(diào)速器，其特征是觸發(fā)電路(2)中光電耦合管(01)的輸入端與控制器(6)的高速輸出端HSO.0連接，其輸出端接至脈沖變壓器MBA的原邊，脈沖變壓器MBA的副邊與雙向晶閘管KS4的門極相接，KS4的一端經(jīng)同步變壓器的副邊TBa2接至主電路中雙向晶閘管KS1的門極GA。
專利摘要本實用新型提供了一種異步電機軟啟動調(diào)速器，其特征是以8098單片機為核心的控制器(6)的高速輸入端與一個有整流、比較運算放大、光電耦合、反相的啟動電流抑制電路(5)相接。該啟動調(diào)速器可自尋最佳軟啟動過程，并能使電機在最佳節(jié)能點上運行，適用于異步電機特別是風(fēng)機泵類負載的啟動及調(diào)速。
文檔編號H02P1/26GK2183048SQ93247188
公開日1994年11月16日 申請日期1993年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月28日
發(fā)明者林忠岳, 羅飛 申請人:林忠岳, 羅飛