CN102832857A - 一种新型电机软起动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型电机软起动器，包括电源、晶闸管、中央控制电路和用于提取电源的输出信号的电压过零检测电路，电源与晶闸管连接，还设置有用于提取晶闸管的输出信号的电流过零检测电路、第一同步信号处理电路，第二同步信号处理电路、脉冲信号隔离电路及脉冲信号触发电路，电压过零检测电路与第一同步信号处理电路连接，电流过零检测电路与第二同步信号处理电路连接，第一同步信号处理电路和第二同步信号处理电路均与中央控制电路连接，中央控制电路与脉冲信号隔离电路连接，脉冲信号隔离电路与脉冲信号触发电路连接，脉冲信号触发电路与晶闸管连接；优点是提高了电机软起动器的抗干扰性和可靠性。

Description

一种新型电机软起动器

技术领域

本发明涉及一种软起动器，尤其是涉及一种新型电机软起动器。

背景技术

目前，电子控制电机软起动器主要有两种，第一种是是通过变频器控制的电机软起动器，第二种通过晶闸管控制的电机软起动器。通过变频器控制的电机软起动器主要应用于较大的电机负载，其价格比较昂贵，而且要求的技术含量很高，相比之下，通过晶闸管控制的电机软起动器价格较低，是目前市场上主要使用的电机软起动器。现有的通过晶闸管控制的电机软起动器，主要是通过提取电源输出端的电压过零信号，再将该电压过零信号输入中央控制电路中进行处理，由中央控制电路控制脉冲触发电路产生脉冲触发信号来驱动晶闸管，从而通过晶闸管的开启来改变电机起动时的起动电压，实现对电机的软起动。电机的起动电压能否按照电压斜坡曲线稳定上升，主要在于晶闸管的脉冲触发信号是否精确，而目前提取的电压过零信号很容易受到外界干扰，且相位偏移比较严重，与电网相位无法保持一致，在直接输入中央控制电路中后，会导致脉冲触发电路产生的脉冲触发信号干扰严重，可靠性较低，以致引起晶闸管误触发，影响电机起动时的起动电压的精度，导致电机软起动时受到干扰，可靠性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗干扰性强，可靠性高的新型电机软起动器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型电机软起动器，包括电源、晶闸管、中央控制电路和用于提取所述的电源的输出信号的电压过零检测电路，所述的电源的输出端与所述的晶闸管的输入端连接，还设置有用于提取所述的晶闸管的输出信号的电流过零检测电路、第一同步信号处理电路，第二同步信号处理电路、脉冲信号隔离电路及脉冲信号触发电路，所述的电压过零检测电路的输出端与所述的第一同步信号处理电路的输入端连接，所述的电流过零检测电路的输出端与所述的第二同步信号处理电路的输入端连接，所述的第一同步信号处理电路的输出端和所述的第二同步信号处理电路的输出端均与所述的中央控制电路的输入端连接，所述的中央控制电路的输出端与所述的脉冲信号隔离电路的输入端连接，所述的脉冲信号隔离电路的输出端与所述的脉冲信号触发电路的输入端连接，所述的脉冲信号触发电路的输出端与所述的晶闸管连接。

所述的电机为三相异步电机，所述的电源为三相电源，所述的晶闸管为三相晶闸管，所述的三相晶闸管由三个单相晶闸管组成，三个单相晶闸管各控制所述的电源的一相，

所述的电压过零检测电路用于检测所述的电源的三相输出信号并将该三相输出信号输入到所述的第一同步信号处理电路中，所述的电流过零检测电路包括三个电流过零检测单元，每个电流过零检测单元用于检测所述的晶闸管的一相输出信号并将该相输出信号输入到所述的第二同步信号处理电路中，所述的脉冲信号隔离电路包括三个脉冲信号隔离单元，所述的脉冲信号触发电路包括三个脉冲信号触发单元，三个所述的脉冲信号隔离单元的信号输入端均与所述的中央控制电路连接，三个所述的脉冲信号隔离单元的信号输出端与三个所述的脉冲信号触发单元的信号输入端一一对应连接，每个所述的脉冲信号触发单元与所述的晶闸管中相应的一相并联。

所述的电压过零检测电路由第一功率电阻、第二功率电阻、第三功率电阻、第四功率电阻、第五功率电阻、第六功率电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器及外围电路组成，所述的第一功率电阻的一端与所述的电源的第一相输出端连接，所述的第一功率电阻的另一端与所述的第二功率电阻的一端连接，所述的第二功率电阻的另一端分别与所述的第一光电耦合器的阳极输入端和所述的第一二极管的阴极连接，所述的第三功率电阻的一端与所述的电源的第二相输出端连接，所述的第三功率电阻的另一端与所述的第四功率电阻的一端连接，所述的第四功率电阻的另一端分别与所述的第二光电耦合器的阳极输入端和所述的第二二极管的阴极连接，所述的第五功率电阻的一端与所述的电源的第三相输出端连接，所述的第五功率电阻的另一端与所述的第六功率电阻的一端连接，所述的第六功率电阻的另一端分别与所述的第三光电耦合器的阳极输入端和所述的第三二极管的阴极连接，所述的第一二极管的阳极、所述的第二二极管的阳极、所述的第三二极管的阳极、所述的第一光电耦合器的阴极输入端、所述的第二光电耦合器的阴极输入端和所述的第三光电耦合器的阴极输入端并接，所述的第一光电耦合器的输出端通过一个电阻输出所述的电源的第一相输出信号对应的第一电压过零信号，所述的第二光电耦合器的输出端通过一个电阻输出所述的电源的第二相输出信号对应的第二电压过零信号，所述的第三光电耦合器的输出端通过一个电阻输出所述的电源的第三相输出信号对应的第三电压过零信号。

所述的电流过零检测单元由第七功率电阻、第八功率电阻、桥式整流电路、第四光电耦合器及外围电路组成，所述的桥式整流电路包括第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第一电容、第二电容和第三电容，所述的第一电容的一端、所述的第四二极管的阴极、所述的第六二极管的阴极和所述的第四光电耦合器的阳极输入端并接，所述的第一电容的另一端、所述的第二电容的一端、所述的第三电容的一端、所述的第四二极管的阳极、所述的第五二极管的阴极和所述的第七功率电阻的一端连接，所述的第七功率电阻的另一端与所述的第八功率电阻的一端连接，所述的第八功率电阻的另一端为第一电流信号输入端，所述的第三电容的另一端、所述的第六二极管的阳极和所述的第七二极管的阴极并接且其并接端为第二电流信号输入端，所述的第一电流信号输入端与所述的晶闸管的一相输入端连接，所述的第二电流信号输入端与所述的晶闸管的另一相输入端连接，所述的第二电容的另一端、所述的第五二极管的阳极、所述的第七二极管的阳极和所述的第四光电耦合器的阳极输入端连接，所述的第四光电耦合器的输出端通过一个电阻输出与所述的第一电流信号输入端和所述的第二电流信号输入端接入的信号对应的电流过零信号，三个电流过零检测单元的输出信号分别为第一电流过零信号、第二电流过零信号和第三电流过零信号。

所述的第一同步信号处理电路由第一D触发器、第二D触发器、第一施密特触发器、第二施密特触发器、第三施密特触发器、第四施密特触发器、第五施密特触发器、第六施密特触发器、第七施密特触发器、第八施密特触发器、第九施密特触发器、第一或门、第二或门、第三或门和三输入与门组成，所述的第一施密特触发器的信号输入端接入所述的第一电压过零信号、所述的第二施密特触发器的信号输入端接入所述的第二电压过零信号，所述的第三施密特触发器的信号输入端接入所述的第三电压过零信号，所述的第一施密特触发器的信号输出端与所述的第一D触发器的第一信号输入端连接，所述的第二施密特触发器的信号输出端与所述的第一D触发器的第三信号输入端连接，所述的第三施密特触发器的信号输出端与所述的第一D触发器的第五信号输入端连接，所述的第一D触发器的第一信号输出端分别与所述的第一D触发器的第二信号输入端和所述的第四施密特触发器的信号输入端连接，所述的第一D触发器的第三信号输出端分别与所述的第一D触发器的第四信号输入端和所述的第五施密特触发器的信号输入端连接，所述的第一D触发器的第五信号输出端分别与所述的第一D触发器的第六信号输入端和所述的第六施密特触发器的信号输入端连接，所述的第四施密特触发器的信号输出端与所述的第一或门的第一信号输入端连接，所述的第一D触发器的第二信号输出端与所述的第一或门的第二信号输入端连接，所述的第五施密特触发器的信号输出端与所述的第二或门的第一信号输入端连接，所述的第一D触发器的第四信号输出端与所述的第二或门的第二信号输入端连接，所述的第六施密特触发器的信号输出端与所述的第三或门的第一信号输入端连接，所述的第一D触发器的第六信号输出端与所述的第三或门的第二信号输入端连接，所述的第一或门的信号输出端分别与所述的三输入与门的第一信号输入端和所述的第二D触发器的第一信号输入端连接，所述的第二或门的信号输出端分别与所述的三输入与门的第二信号输入端和所述的第二D触发器的第二信号输入端连接，所述的第三或门的信号输出端分别与所述的三输入与门的第三信号输入端和所述的第二D触发器的第三信号输入端连接，所述的三输入与门的信号输出端与所述的第七施密特触发器的信号输入端连接，所述的第七施密特触发器的信号输出端与所述的第八施密特触发器的信号输入端连接，所述的第八施密特触发器的信号输出端与所述的第九施密特触发器的信号输入端连接，所述的第九施密特触发器的信号输出端与所述的第二D触发器的时钟信号输入端连接，所述的第二D触发器的第一反相信号输出端、第二反相信号输出端和第三反向信号输出端与所述的中央控制电路的电压过零信号输入端对应连接，所述的第二同步信号处理电路的电路结构与所述的第一同步信号处理电路相同，区别在于所述的第二同步信号处理电路接入三个所述的电流过零检测单元的输出信号，所述的第二同步信号处理电路的输出端与所述的中央控制电路的电流过零信号输入端连接。

所述的中央控制电路由中央处理器及外围电路组成。

所述的脉冲信号隔离单元包络一个或非门、第九功率电阻、第十功率电阻、第十一功率电阻、第一双向光耦、第二双向光耦、第三双向光耦和一个三极管，所述的或非门的输入端用于接入所述的中央控制电路输出的一相脉冲触发信号，所述的或非门的输出端通过一个电阻与所述的三极管的基极连接，所述的三极管的基极与所述的三极管的发射极通过一个电容连接，所述的三极管的发射极接地，所述的三极管的集电极与所述的第一双向光耦的阴极输入端连接，所述的第一双向光耦的阳极输入端与所述的第二双向光耦的阴极输入端连接，所述的第二双向光耦的阳极输入端与所述的第三双向光耦的阴极输入端连接，所述的第三双向光耦的阳极输入端分别通过一个电容接地和通过一个电阻连接5V电压，所述的第一双向光耦的第一输出端与所述的第九功率电阻的一端连接，所述的第九功率电阻的另一端、所述的第一双向光耦的第二输出端、所述的第二双向光耦的第一输出端均与所述的第十功率电阻的一端连接，所述的第十功率电阻的另一端、所述的第二双向光耦的第二输出端、所述的第三双向光耦的第一输出端均与所述的第十一功率电阻的一端连接，所述的第十一功率电阻的另一端与所述的第三双向光耦的第二输出端连接，所述的脉冲信号触发单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第八二极管、第九二极管、第十二功率电阻、第一压敏电阻、第一可控硅和第二可控硅，所述的第一电感的一端与相应的脉冲信号隔离单元中的第一双向耦合的第一输出端连接，所述的第一电感的另一端分别与所述的第二电感的一端和所述的第八二极管的阴极连接，所述的第二电感的另一端与所述的第一可控硅的控制极连接，所述的第八二极管的阳极、所述的第一可控硅的阴极、所述的第十二功率电阻的一端、所述的压敏电阻的一端和所述的第二可控硅的阳极并接且其并极端与所述的晶闸管的一相输入端连接，所述的第一可控硅的阳极、所述的压敏电阻的另一端、所述的第二可控硅的阴极和所述的第九二极管的阳极并接且其并接端与所述的晶闸管的一相输入端对应的一相输出端连接，所述的第十二功率电阻的另一端通过一个电容与所述的第一可控硅的阳极连接，所述的第三电感的一端与所述的第二可控硅的控制极连接，所述的第九二极管的阴极和所述的第三电感的另一端连接且其连接端通过一个电阻与相应的脉冲信号隔离单元中的第三双向耦合的第二输出端连接。

所述的第一双向耦合、所述的第二双向耦合和所述的第三双向耦合均采用型号为IL420的集成芯片。

所述的第一光电耦合器、所述的第二光电耦合器、所述的第三光电耦合器和所述的第四光电耦合器均采用型号为6N139的集成芯片。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过第一同步信号检测电路对电压过零检测电

路提取的电压过零信号进行同步处理，通过第二同步信号检测电路对电流过零检测电路提取的电流过零信号进行同步处理，降低了电压过零信号和电流过零信号中的干扰信号，提高了电压过零信号和电流过零信号与电网信号的一致性，保证晶闸管的触发时刻和触发顺序的精度，提高了电机软起动器的抗干扰性和可靠性性。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为实施例的晶闸管的电路图；

图3为实施例的电压过零检测电路的电路图；

图4为实施例的电流过零检测单元的电路图；

图5为实施例的第一同步信号处理电路的电路图；

图6a为实施例的第一同步信号处理电路输入端和输出端的第一电压过零信号的波形比较图；

图6b为实施例的第一同步信号处理电路输入端和输出端的第二电压过零信号的波形比较图；

图6c为实施例的第一同步信号处理电路输入端和输出端的第三电压过零信号的波形比较图；

图7a为实施例的第二同步信号处理电路输入端和输出端的第一电流过零信号的波形比较图；

图7b为实施例的第二同步信号处理电路输入端和输出端的第二电流过零信号的波形比较图；

图7c为实施例的第二同步信号处理电路输入端和输出端的第三电流过零信号的波形比较图；

图8为实施例的脉冲信号隔离单元的电路图；

图9为实施例的脉冲信号触发单元的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种新型电机软起动器，包括电源1、晶闸管2、中央控制电路3和用于提取电源1的输出信号的电压过零检测电路4，电源1的输出端与晶闸管2的输入端连接，还设置有用于提取晶闸管2的输出信号的电流过零检测电路5、第一同步信号处理电路6，第二同步信号处理电路7、脉冲信号隔离电路8及脉冲信号触发电路9，电压过零检测电路4的输出端与第一同步信号处理电路6的输入端连接，电流过零检测电路5的输出端与第二同步信号处理电路7的输入端连接，第一同步信号处理电路6的输出端和第二同步信号处理电路7的输出端均与中央控制电路3的输入端连接，中央控制电路3的输出端与脉冲信号隔离电路8的输入端连接，脉冲信号隔离电路8的输出端与脉冲信号触发电路9的输入端连接，脉冲信号触发电路9的输出端与晶闸管2连接。

实施例：如图2所示，电机M为三相异步电机，电源1为三相电源，晶闸管2为三相晶闸管，三相晶闸管由三个单相晶闸管组成，三个单相晶闸管各控制电源1的一相。电压过零检测电路4用于检测电源1的三相输出信号并将该三相输出信号输入到第一同步信号处理电路6中，电流过零检测电路5包括三个电流过零检测单元，每个电流过零检测单元用于检测晶闸管2的一相输出信号并将该相输出信号输入到第二同步信号处理电路7中，脉冲信号隔离电路8包括三个脉冲信号隔离单元，脉冲信号触发电路9包括三个脉冲信号触发单元，三个脉冲信号隔离单元的信号输入端均与中央控制电路3连接，三个脉冲信号隔离单元的信号输出端与三个脉冲信号触发单元的信号输入端一一对应连接，每个脉冲信号触发单元的输出端与晶闸管2中相应的一相连接。

如图3所示，本实施例中，电压过零检测电路4由第一功率电阻R6、第二功率电阻R5、第三功率电阻R12、第四功率电阻R11、第五功率电阻R18、第六功率电阻R17、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一光电耦合器M1、第二光电耦合器M2、第三光电耦合器M3及外围电路组成，第一光电耦合器M1、第二光电耦合器M2和第三光电耦合器M3均采用型号为6N139的集成芯；第一功率电阻R6的一端与电源1的第一相输出端A连接，第一功率电阻R6的另一端与第二功率电阻R5的一端连接，第二功率电阻R5的另一端分别与第一光电耦合器M1的阳极输入端和第一二极管D1的阴极连接，第三功率电阻R12的一端与电源1的第二相输出端B连接，第三功率电阻R12的另一端与第四功率电阻R11的一端连接，第四功率电阻R11的另一端分别与第二光电耦合器M2的阳极输入端和第二二极管D2的阴极连接，第五功率电阻R18的一端与电源1的第三相输出端C连接，第五功率电阻R18的另一端与第六功率电阻R17的一端连接，第六功率电阻R17的另一端分别与第三光电耦合器M3的阳极输入端和第三二极管D3的阴极连接，第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极、第三二极管D3的阳极、第一光电耦合器M1的阴极输入端、第二光电耦合器M2的阴极输入端和第三光电耦合器M3的阴极输入端并接，第一光电耦合器M1的输出端通过一个电阻R1输出电源1的第一相输出信号对应的第一电压过零信号，第二光电耦合器M2的输出端通过一个电阻R7输出电源1的第二相输出信号对应的第二电压过零信号，第三光电耦合器M3的输出端通过一个电阻R13输出电源1的第三相输出信号对应的第三电压过零信号。

如图4所示，本实施例中，电流过零检测单元由第七功率电阻R24、第八功率电阻R23、桥式整流电路、第四光电耦合器M4及外围电路组成，第四光电耦合器M4采用型号为6N139的集成芯片，桥式整流电路包括第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第一电容C9、第二电容C10和第三电容C11，第一电容C9的一端、第四二极管D4的阴极、第六二极管D6的阴极和第四光电耦合器M4的阳极输入端并接，第一电容C9的另一端、第二电容C10的一端、第三电容C11的一端、第四二极管D4的阳极、第五二极管D5的阴极和第七功率电阻R24的一端连接，第七功率电阻R7的另一端与第八功率电阻R23的一端连接，第八功率电阻R23的另一端为第一电流信号输入端，第三电容C11的另一端、第六二极管D6的阳极和第七二极管D7的阴极并接且其并接端为第二电流信号输入端，第一电流信号输入端与晶闸管2的一相输入端连接，第二电流信号输入端与晶闸管2的另一相输入端连接，第二电容C10的另一端、第五二极管D5的阳极、第七二极管D7的阳极和第四光电耦合器M4的阳极输入端连接，第四光电耦合器M4的输出端通过一个电阻R19输出与第一电流信号输入端和第二电流信号输入端接入的信号对应的电流过零信号，三个电流过零检测单元的输出信号分别为第一电流过零信号、第二电流过零信号和第三电流过零信号。第一个电流过零检测单元的第一电流信号输入端与晶闸管的第一相输出端U连接，第一个电流过零检测单元的第二电流信号输入端与晶闸管的第二相输入端V连接，第二个电流过零检测单元的第一电流信号输入端与晶闸管的第一相输出端U连接，第二个电流过零检测单元的第二电流信号输入端与晶闸管的第三相输入端W连接，第三个电流过零检测单元的第一电流信号输入端与晶闸管的第二相输出端V连接，第三个电流过零检测单元的第二电流信号输入端与晶闸管的第三相输入端W连接。

如图5所示，本实施中，第一同步信号处理电路6由第一D触发器U31、第二D触发器U35、第一施密特触发器U23A、第二施密特触发器U23B、第三施密特触发器U23C、第四施密特触发器U23D、第五施密特触发器U23E、第六施密特触发器U23F、第七施密特触发器U24A、第八施密特触发器U24B、第九施密特触发器U24C、第一或门U32A、第二或门U32B、第三或门U32C和三输入与门U34A组成，第一D触发器U31采用型号为74HCT273的八D触发器，第二D触发器U35采用型号为74LS175的四D触发器，第一施密特触发器U23A的信号输入端接入第一电压过零信号、第二施密特触发器U23B的信号输入端接入第二电压过零信号，第三施密特触发器U23C的信号输入端接入第三电压过零信号，第一施密特触发器U23A的信号输出端与第一D触发器U31的第一信号输入端1D连接，第二施密特触发器U23B的信号输出端与第一D触发器U31的第三信号输入端3D连接，第三施密特触发器U23C的信号输出端与第一D触发器U31的第五信号输入端5D连接，第一D触发器U31的第一信号输出端1Q分别与第一D触发器U31的第二信号输入端2D和第四施密特触发器U23D的信号输入端连接，第一D触发器U31的第三信号输出端3Q分别与第一D触发器U31的第四信号输入端4D和第五施密特触发器U23E的信号输入端连接，第一D触发器U31的第五信号输出端5Q分别与第一D触发器U31的第六信号输入端6D和第六施密特触发器U23F的信号输入端连接，第四施密特触发器U23D的信号输出端与第一或门U32A的第一信号输入端连接，第一D触发器U31的第二信号输出端2Q与第一或门U32A的第二信号输入端连接，第五施密特触发器U23E的信号输出端与第二或门U32B的第一信号输入端连接，第一D触发器U31的第四信号输出端4Q与第二或门U32B的第二信号输入端连接，第六施密特触发器U31的信号输出端与第三或门U32C的第一信号输入端连接，第一D触发器U31的第六信号输出端6Q与第三或门U32C的第二信号输入端连接，第一或门U32A的信号输出端分别与三输入与门U34A的第一信号输入端和第二D触发器U35的第一信号输入端D1连接，第二或门U32B的信号输出端分别与三输入与门U34A的第二信号输入端和第二D触发器U35的第二信号输入端D2连接，第三或门U32C的信号输出端分别与三输入与门U34A的第三信号输入端和第二D触发器U35的第三信号输入端连接，三输入与门U34A的信号输出端与第七施密特触发器U24A的信号输入端连接，第七施密特触发器U24A的信号输出端与第八施密特触发器U24B的信号输入端连接，第八施密特触发器U24B的信号输出端与第九施密特触发器U24C的信号输入端连接，第九施密特触发器U24C的信号输出端与第二D触发器U35的时钟信号输入端CLK连接，第二D触发器U35的第一反相信号输出端                                                

、第二反相信号输出端和第三反向信号输出端与中央控制电路3的电压过零信号输入端对应连接，第一D触发器U31的反相清零端

和第二D触发器U35的清零端连接且接入中央控制电路3输出的复位信号，第一D触发器U31的时钟信号输入端CLK接入中央控制电路3输出的时钟信号；第二同步信号处理电路7的电路结构与第一同步信号处理电路6相同，区别在于第二同步信号处理电路7接入三个电流过零检测单元的输出信号，第二同步信号处理电路7的输出端与中央控制电路3的电流过零信号输入端连接。

传统的电机软起动器通过变压器降压提取的电压过零信号和电流过零信号很少经过同步信号处理电路进行外界干扰信号的滤除，而是直接将其送入中央控制电路中，这种做法首先就是对中央控制电路的稳定工作有一定的影响，有可能打乱所有的时序电路；其次，就是提取的电压过零信号和电流过零信号含有外界干扰信号，与实际电网的相位信号不是很吻合，中央控制电路可能会误认为其他干扰信号为过零信号，导致后续的一系列误触发。因此，本实施例中通过由多步时序电路构成的第一同步信号处理电路（如图5所示）和第二同步信号处理电路对电压过零信号和电流过零信号进行进一步的处理，彻底滤除外界干扰信号。也就是说，无论外界环境条件怎么样恶劣，提取的电压过零信号和电流过零信号不会受干扰，始终与电网相位保持一致。

图6a、图6b和图6c分别表示通过示波器提取的电源1的三相输出端（A相、B相和C相）的电压过零信号的波形。图6a中示波器CH1通道的波形为通过电压过零检测电路4提取的第一电压过零信号的波形，图6a中示波器CH2通道的波形为第一电压过零信号经过第一同步信号处理电路6处理过后的电压过零信号的波形，图6b中示波器CH1通道的波形为通过电压过零检测电路4提取的第二电压过零信号的波形，图6b中示波器CH2通道的波形为第二电压过零信号经过第一同步信号处理电路6处理过后的电压过零信号的波形，图6c中示波器CH1通道的波形为通过电压过零检测电路4提取的第三电压过零信号的波形，图6c中示波器CH2通道的波形为第三电压过零信号经过第一同步信号处理电路6处理过后的电压过零信号的波形；由图6a~6c可以看出，通过电压过零检测电路4检测出来的第一电压过零信号的波形、第二电压过零信号的波形和第三电压过零信号的波形不是很平滑，含有一些纹波等相关干扰信号，第一电压过零信号、第二电压过零信号和第三电压过零信号通过第一同步信号处理电路6处理后波形比较平滑，不受外界干扰，而且通过第一同步信号处理电路6处理后电压过零信号点与处理之前的很吻合

图7a、图7b和图7c分别表示通过示波器提取的晶闸管2的三相输出端的电流过零信号的波形。图7a中示波器CH1通道的波形为通过第一个电压过零检测单元提取的晶闸管2的第一相输出端U和第二相输出端V之间的电流过零信号（即第一电流过零信号），图7a中示波器CH2通道的波形为第一电流过零信号经过第二同步信号处理电路7处理过后的电流过零信号的波形，图7b中示波器CH1通道的波形为通过第二个电流过零检测单元提取的晶闸管2的第一相输出端U和第三相输出端W之间的电流过零信号(即第二电流过零信号)，图7b中示波器CH2通道的波形为第二电流过零信号经过第二同步信号处理电路7处理过后的电流过零信号的波形，图7c中示波器CH1通道的波形为通过第三个电压过零检测单元提取的晶闸管2的第二相输出端V和第三相输出端W之间的电流过零信号（即第三电流过零信号），图7c中示波器CH2通道的波形为第三电流过零信号经过第二同步信号处理电路7处理过后的电流过零信号的波形；由图7a~7c可以看出，通过电流过零检测电路5检测出来的第一电流过零信号、第二电流过零信号和第三电流过零信号的波形是个尖脉冲，不利于中央控制电路3采集处理；通过第二同步信号处理电路7处理过后的三个电流过零信号波形均为方波，比较稳定，严格对应通过第二同步信号处理电路7处理之前的过零点，有利于中央控制电路3的采集处理。

本实施例中，中央控制电路3由中央处理器（CPU）及外围电路组成。其中，中央处理器可以采用型号为TMS320F2812的32位微处理器。

如图8所示，本实施例中，脉冲信号隔离单元包络一个或非门U40A、第九功率电阻R27、第十功率电阻R28、第十一功率电阻R29、第一双向光耦M5、第二双向光耦M6、第三双向光耦M7和一个三极管Q1，第一双向耦合M5、第二双向耦合M6和第三双向耦合M7均采用型号为IL420的集成芯片；或非门U40A的输入端接入中央控制电路3输出的一相脉冲触发信号，或非门U40A的输出端通过一个电阻R25与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与三极管Q1的发射极通过一个电容C12连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与第一双向光耦M5的阴极输入端连接，第一双向光耦M5的阳极输入端与第二双向光耦M6的阴极输入端连接，第二双向光耦M6的阳极输入端与第三双向光耦M7的阴极输入端连接，第三双向光耦M7的阳极输入端分别通过一个电容C13接地和通过一个电阻R26连接5V电压，第一双向光耦M5的第一输出端与第九功率电阻R27的一端连接，第九功率电阻R27的另一端、第一双向光耦M5的第二输出端、第二双向光耦M6的第一输出端均与第十功率电阻R28的一端连接，第十功率电阻R28的另一端、第二双向光耦M6的第二输出端、第三双向光耦M7的第一输出端均与第十一功率电阻R29的一端连接，第十一功率电阻R29的另一端与第三双向光耦M7的第二输出端连接。如图9所示，脉冲信号触发单元包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二功率电阻R30、第一压敏电阻R31、第一可控硅Q2和第二可控硅Q3，第一电感L1的一端与相应的脉冲信号隔离单元中的第一双向耦合M5的第一输出端连接，第一电感L1的另一端分别与第二电感L2的一端和第八二极管D8的阴极连接，第二电感L2的另一端与第一可控硅Q2的控制极连接，第八二极管D8的阳极、第一可控硅Q2的阴极、第十二功率电阻R30的一端、压敏电阻R31的一端和第二可控硅Q3的阳极并接且其并极端与晶闸管2的一相输入端连接，第一可控硅Q2的阳极、压敏电阻R31的另一端、第二可控硅Q3的阴极和第九二极管D9的阳极并接且其并接端与晶闸管2的一相输入端对应的一相输出端连接，第十二功率电阻R30的另一端通过一个电容C14与第一可控硅Q2的阳极连接，第三电感L3的一端与第二可控硅Q3的控制极连接，第九二极管D9的阴极和第三电感L3的另一端连接且其连接端通过一个电阻R32与相应的脉冲信号隔离单元中的第三双向耦合M7的第二输出端连接。

目前，传统的脉冲信号隔离电路大多数是使用脉冲变压器进行隔离放大中央控制电路提供的方波触发信号，然后送入反并联的晶闸管门极电路，控制晶闸管的导通与截止，这种脉冲信号隔离电路比较容易受外界因数的干扰。例如，如果晶闸管触发过程中脉冲变压器副边电压过大，那么这种干扰电压通过脉冲变压器感应进入原边从而直接影响到脉冲变压器原边电压，对中央控制电路等弱电控制电路会造成一定的影响。本实施例中，中央控制电路3产生的三个脉冲触发信号通过I/O口送入三个脉冲信号隔离单元中的三极管Q1，三极管Q1的导通与截止直接决定了3个串联的双向光耦（第一双向光耦M5、第二双向光耦M6和第三双向光耦M7）的通与断，从而实现对晶闸管2的控制，亦即由第一双向光耦M5、第二双向光耦M6和第三双向光耦M7组成的光耦电路通过控制第九功率电阻R27、第十功率电阻R28和第十一功率电阻R29，导致光耦电路具有两种状态：短路与通路，通路代表晶闸管2没有触发；短路代表晶闸管2已处于触发状态，外界电压对弱电触发信号没有任何影响，可靠性高，这也就是与传统的脉冲隔离电路不同之处。

Claims (9)

1.一种新型电机软起动器，包括电源、晶闸管、中央控制电路和用于提取所述的电源的输出信号的电压过零检测电路，所述的电源的输出端与所述的晶闸管的输入端连接，其特征在于还设置有用于提取所述的晶闸管的输出信号的电流过零检测电路、第一同步信号处理电路，第二同步信号处理电路、脉冲信号隔离电路及脉冲信号触发电路，所述的电压过零检测电路的输出端与所述的第一同步信号处理电路的输入端连接，所述的电流过零检测电路的输出端与所述的第二同步信号处理电路的输入端连接，所述的第一同步信号处理电路的输出端和所述的第二同步信号处理电路的输出端均与所述的中央控制电路的输入端连接，所述的中央控制电路的输出端与所述的脉冲信号隔离电路的输入端连接，所述的脉冲信号隔离电路的输出端与所述的脉冲信号触发电路的输入端连接，所述的脉冲信号触发电路的输出端与所述的晶闸管连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的电机为三相异步电机，所述的电源为三相电源，所述的晶闸管为三相晶闸管，所述的三相晶闸管由三个单相晶闸管组成，三个单相晶闸管各控制所述的电源的一相，所述的电压过零检测电路用于检测所述的电源的三相输出信号并将该三相输出信号输入到所述的第一同步信号处理电路中，所述的电流过零检测电路包括三个电流过零检测单元，每个电流过零检测单元用于检测所述的晶闸管的一相输出信号并将该相输出信号输入到所述的第二同步信号处理电路中，所述的脉冲信号隔离电路包括三个脉冲信号隔离单元，所述的脉冲信号触发电路包括三个脉冲信号触发单元，三个所述的脉冲信号隔离单元的信号输入端均与所述的中央控制电路连接，三个所述的脉冲信号隔离单元的信号输出端与三个所述的脉冲信号触发单元的信号输入端一一对应连接，每个所述的脉冲信号触发单元的输出端与所述的晶闸管中相应的一相连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的电压过零检测电路由第一功率电阻、第二功率电阻、第三功率电阻、第四功率电阻、第五功率电阻、第六功率电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器及外围电路组成，所述的第一功率电阻的一端与所述的电源的第一相输出端连接，所述的第一功率电阻的另一端与所述的第二功率电阻的一端连接，所述的第二功率电阻的另一端分别与所述的第一光电耦合器的阳极输入端和所述的第一二极管的阴极连接，所述的第三功率电阻的一端与所述的电源的第二相输出端连接，所述的第三功率电阻的另一端与所述的第四功率电阻的一端连接，所述的第四功率电阻的另一端分别与所述的第二光电耦合器的阳极输入端和所述的第二二极管的阴极连接，所述的第五功率电阻的一端与所述的电源的第三相输出端连接，所述的第五功率电阻的另一端与所述的第六功率电阻的一端连接，所述的第六功率电阻的另一端分别与所述的第三光电耦合器的阳极输入端和所述的第三二极管的阴极连接，所述的第一二极管的阳极、所述的第二二极管的阳极、所述的第三二极管的阳极、所述的第一光电耦合器的阴极输入端、所述的第二光电耦合器的阴极输入端和所述的第三光电耦合器的阴极输入端并接，所述的第一光电耦合器的输出端通过一个电阻输出所述的电源的第一相输出信号对应的第一电压过零信号，所述的第二光电耦合器的输出端通过一个电阻输出所述的电源的第二相输出信号对应的第二电压过零信号，所述的第三光电耦合器的输出端通过一个电阻输出所述的电源的第三相输出信号对应的第三电压过零信号。

4.根据权利要求3所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的电流过零检测单元由第七功率电阻、第八功率电阻、桥式整流电路、第四光电耦合器及外围电路组成，所述的桥式整流电路包括第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第一电容、第二电容和第三电容，所述的第一电容的一端、所述的第四二极管的阴极、所述的第六二极管的阴极和所述的第四光电耦合器的阳极输入端并接，所述的第一电容的另一端、所述的第二电容的一端、所述的第三电容的一端、所述的第四二极管的阳极、所述的第五二极管的阴极和所述的第七功率电阻的一端连接，所述的第七功率电阻的另一端与所述的第八功率电阻的一端连接，所述的第八功率电阻的另一端为第一电流信号输入端，所述的第三电容的另一端、所述的第六二极管的阳极和所述的第七二极管的阴极并接且其并接端为第二电流信号输入端，所述的第一电流信号输入端与所述的晶闸管的一相输入端连接，所述的第二电流信号输入端与所述的晶闸管的另一相输入端连接，所述的第二电容的另一端、所述的第五二极管的阳极、所述的第七二极管的阳极和所述的第四光电耦合器的阳极输入端连接，所述的第四光电耦合器的输出端通过一个电阻输出与所述的第一电流信号输入端和所述的第二电流信号输入端接入的信号对应的电流过零信号，三个电流过零检测单元的输出信号分别为第一电流过零信号、第二电流过零信号和第三电流过零信号。

5.根据权利要求4所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的第一同步信号处理电路由第一D触发器、第二D触发器、第一施密特触发器、第二施密特触发器、第三施密特触发器、第四施密特触发器、第五施密特触发器、第六施密特触发器、第七施密特触发器、第八施密特触发器、第九施密特触发器、第一或门、第二或门、第三或门和三输入与门组成，所述的第一施密特触发器的信号输入端接入所述的第一电压过零信号、所述的第二施密特触发器的信号输入端接入所述的第二电压过零信号，所述的第三施密特触发器的信号输入端接入所述的第三电压过零信号，所述的第一施密特触发器的信号输出端与所述的第一D触发器的第一信号输入端连接，所述的第二施密特触发器的信号输出端与所述的第一D触发器的第三信号输入端连接，所述的第三施密特触发器的信号输出端与所述的第一D触发器的第五信号输入端连接，所述的第一D触发器的第一信号输出端分别与所述的第一D触发器的第二信号输入端和所述的第四施密特触发器的信号输入端连接，所述的第一D触发器的第三信号输出端分别与所述的第一D触发器的第四信号输入端和所述的第五施密特触发器的信号输入端连接，所述的第一D触发器的第五信号输出端分别与所述的第一D触发器的第六信号输入端和所述的第六施密特触发器的信号输入端连接，所述的第四施密特触发器的信号输出端与所述的第一或门的第一信号输入端连接，所述的第一D触发器的第二信号输出端与所述的第一或门的第二信号输入端连接，所述的第五施密特触发器的信号输出端与所述的第二或门的第一信号输入端连接，所述的第一D触发器的第四信号输出端与所述的第二或门的第二信号输入端连接，所述的第六施密特触发器的信号输出端与所述的第三或门的第一信号输入端连接，所述的第一D触发器的第六信号输出端与所述的第三或门的第二信号输入端连接，所述的第一或门的信号输出端分别与所述的三输入与门的第一信号输入端和所述的第二D触发器的第一信号输入端连接，所述的第二或门的信号输出端分别与所述的三输入与门的第二信号输入端和所述的第二D触发器的第二信号输入端连接，所述的第三或门的信号输出端分别与所述的三输入与门的第三信号输入端和所述的第二D触发器的第三信号输入端连接，所述的三输入与门的信号输出端与所述的第七施密特触发器的信号输入端连接，所述的第七施密特触发器的信号输出端与所述的第八施密特触发器的信号输入端连接，所述的第八施密特触发器的信号输出端与所述的第九施密特触发器的信号输入端连接，所述的第九施密特触发器的信号输出端与所述的第二D触发器的时钟信号输入端连接，所述的第二D触发器的第一反相信号输出端、第二反相信号输出端和第三反向信号输出端与所述的中央控制电路的电压过零信号输入端对应连接，所述的第二同步信号处理电路的电路结构与所述的第一同步信号处理电路相同，区别在于所述的第二同步信号处理电路接入三个所述的电流过零检测单元的输出信号，所述的第二同步信号处理电路的输出端与所述的中央控制电路的电流过零信号输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的中央控制电路由中央处理器及外围电路组成。

7.根据权利要求6所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的脉冲信号隔离单元包络一个或非门、第九功率电阻、第十功率电阻、第十一功率电阻、第一双向光耦、第二双向光耦、第三双向光耦和一个三极管，所述的或非门的输入端用于接入所述的中央控制电路输出的一相脉冲触发信号，所述的或非门的输出端通过一个电阻与所述的三极管的基极连接，所述的三极管的基极与所述的三极管的发射极通过一个电容连接，所述的三极管的发射极接地，所述的三极管的集电极与所述的第一双向光耦的阴极输入端连接，所述的第一双向光耦的阳极输入端与所述的第二双向光耦的阴极输入端连接，所述的第二双向光耦的阳极输入端与所述的第三双向光耦的阴极输入端连接，所述的第三双向光耦的阳极输入端分别通过一个电容接地和通过一个电阻连接5V电压，所述的第一双向光耦的第一输出端与所述的第九功率电阻的一端连接，所述的第九功率电阻的另一端、所述的第一双向光耦的第二输出端、所述的第二双向光耦的第一输出端均与所述的第十功率电阻的一端连接，所述的第十功率电阻的另一端、所述的第二双向光耦的第二输出端、所述的第三双向光耦的第一输出端均与所述的第十一功率电阻的一端连接，所述的第十一功率电阻的另一端与所述的第三双向光耦的第二输出端连接，所述的脉冲信号触发单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第八二极管、第九二极管、第十二功率电阻、第一压敏电阻、第一可控硅和第二可控硅，所述的第一电感的一端与相应的脉冲信号隔离单元中的第一双向耦合的第一输出端连接，所述的第一电感的另一端分别与所述的第二电感的一端和所述的第八二极管的阴极连接，所述的第二电感的另一端与所述的第一可控硅的控制极连接，所述的第八二极管的阳极、所述的第一可控硅的阴极、所述的第十二功率电阻的一端、所述的压敏电阻的一端和所述的第二可控硅的阳极并接且其并极端与所述的晶闸管的一相输入端连接，所述的第一可控硅的阳极、所述的压敏电阻的另一端、所述的第二可控硅的阴极和所述的第九二极管的阳极并接且其并接端与所述的晶闸管的一相输入端对应的一相输出端连接，所述的第十二功率电阻的另一端通过一个电容与所述的第一可控硅的阳极连接，所述的第三电感的一端与所述的第二可控硅的控制极连接，所述的第九二极管的阴极和所述的第三电感的另一端连接且其连接端通过一个电阻与相应的脉冲信号隔离单元中的第三双向耦合的第二输出端连接。

8.根据权利要求7所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的第一双向耦合、所述的第二双向耦合和所述的第三双向耦合均采用型号为IL420的集成芯片。

9.根据权利要求3~8中任一项所述的一种新型电机软起动器，其特征在于所述的第一光电耦合器、所述的第二光电耦合器、所述的第三光电耦合器和所述的第四光电耦合器均采用型号为6N139的集成芯片。

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