電機軟起動的單片機技術(shù)固體控制器

　　引言

　　隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，作為重要執(zhí)行機構(gòu)的電動機被越來越廣泛地應(yīng)用，尤其是三相異步電機，作為應(yīng)用最廣泛的電機，約占電機總數(shù)的70%，但三相交流異步電機起動電流大、起動時對電網(wǎng)的沖擊大等問題也不容忽視。因此對三相交流電動機控制器已提出智能化的控制要求，要求具有軟起動、軟停止、故障檢測等智能化功能。

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

　　設(shè)計原理

　　該電機軟起動控制器采用的是電壓斜坡起動。將傳統(tǒng)的降壓起動——有級起動變?yōu)闊o級起動，起動電壓先迅速升至 U0(U0為電動機起動所需的最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的門限電壓值)，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達到額定電壓，門限電壓與電壓上升率可根據(jù)負載特性調(diào)整。斜坡電壓起動方式負載電壓隨時間變化的曲線圖如圖1所示。

　　逐漸升壓的過程通過控制輸出開關(guān)器件可控硅來實現(xiàn)。軟起動時，不斷增大可控硅導通角，實現(xiàn)逐漸升壓最終可控硅完全導通，電機進入正常運行狀態(tài)。軟停止時，不斷減小可控硅導通角，實現(xiàn)逐漸降壓最終電機進入停止狀態(tài)。

　　設(shè)計方案

　　電機軟起動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、缺相檢測電路、相序檢測電路、SCR狀態(tài)檢測電路、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在軟起動固體控制器L1、L2、L3端口接入380 V AC三相交流電后，通過隔離變壓器建立偏置電壓，向各單元電路提供電源。②通過相序檢測電路和缺相檢測電路，微控制器(MCU)對三相交流電的相序和缺相情況進行軟件分析、計算和判斷，并反饋到狀態(tài)端。③當控制端施加控制信號或斷開控制信號時，微控制器輸出信號通過SCR觸發(fā)控制電路，實現(xiàn)軟起動固體控制器的軟起動或軟停止。④通過SCR狀態(tài)檢測電路在線檢測運行狀態(tài)(輸出狀態(tài))，并反饋到運行狀態(tài)端口。

　　相序檢測

　　三相交流電就是三個相位相互之間相差120度同頻率的信號。如圖3所示，電路首先將三相交流電經(jīng)過分壓，再經(jīng)過RC濾波后送到過零比較器。過零比較器將通過經(jīng)過分壓的三相正弦波整形成三相方波信號，經(jīng)過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。