CN108683364A - 一种异步电机软启动器系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异步电机软启动器系统，包括异步电机、与异步电机的三相电源输入端串联的滤波器、与滤波器并联的电抗器、与电抗器串联的逆变器、与逆变器串联的PFC功率校正模块、与PFC功率校正模块串联的软启动器、与异步电机的三相电源输出端串联的功率检测模块、与功率检测模块的输出端连接的A/D转换模块以及中央控制单元，通过在软启动器和异步电机之间串联上PFC功率校正模块、逆变器、电抗器以及滤波器，可以避免原有技术中的无功功率产生，提高实际输入到异步电机里的有功功率，同时通过设置一个控制反馈线路，能够实时检测到异步电机的三相电源输出端的功率来反向作用软启动器，从而使异步电机的性能得到充分发挥。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种异步电机软启动器系统及其控制方法。
背景技术
电机软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。目前的技术中，软启动器通常是并联在异步电机的三相电源输入端上，采用这种方式存在下列缺点：会产生无功功率，导致电机的有功功率降低、电机自身的供电能力降低以及线路电圧损失增大，最终使异步电机性能得不到充分发挥。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够避免产生无功功率的异步电机软启动器系统及其控制方法。
本发明所采用的技术方案是，一种异步电机软启动器系统，包括异步电机、与异步电机的三相电源输入端串联的滤波器、与滤波器并联的电抗器、与电抗器串联的逆变器、与逆变器串联的PFC功率校正模块、与PFC功率校正模块串联的软启动器、与异步电机的三相电源输出端串联的功率检测模块、与功率检测模块的输出端连接的A/D转换模块以及一端与A/D 转换模块连接另一端与软启动器连接的中央控制单元。
本发明的有益效果是：采用上述异步电机软启动器系统，通过在软启动器和异步电机之间串联上PFC功率校正模块、逆变器、电抗器以及滤波器，可以避免原有技术中的无功功率产生，这样就可以提高实际输入到异步电机里的有功功率，同时通过在异步电机的三相电源输出端设置一个控制反馈线路，能够实时检测到异步电机的三相电源输出端的功率来反向作用软启动器，从而使异步电机的性能得到充分发挥。
作为优先，滤波器包括第一电阻R1、第一电容C5、第二电感L2以及第二电容C6，第一电阻R1与第一电容C5串联，并与第二电感L2、第二电容C6串联组成的单元并联，采用该电路，能够对输入到异步电机中的电流进行滤波，滤除一些谐波电流，降低对异步电机的影响。
作为优先，逆变器包括第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3、第四开关管 Sa4、第一滤波电容C3以及第二滤波电容C4，其中第一开关管Sa1与第二开关管Sa2串联，并与第三开关管Sa3、第四开关管Sa4串联组成的单元并联组成一个H桥，第一滤波电容C3和第二滤波电容C4分别与H桥的两个桥臂并联。
作为优先，PFC功率校正模块包括超级电容C1、充电机、第一电感L1、绝缘栅双极性晶闸管、二极管D1、DSP芯片以及电容器C2，充电机与超级电容C1并联，第一电感L1与超级电容C1的正极串联，绝缘栅双极性晶闸管的第一脚与第一电感L1串联，绝缘栅双极性晶闸管的第二脚接地，绝缘栅双极性晶闸管的第三脚与二极管D1的第一脚连接，电容器C2与二极管D1的第二脚连接，电容器C2上的电压采样值与第一电感L1上的电流采样值同时送入 DSP芯片中，DSP芯片进行控制，并存储输出的稳定直流电压。
一种异步电机软启动器系统的控制方法，包括下列步骤：
(1)、软启动器将输出电压送入到PFC功率校正模块中进行功率因素校正，校正完成后经过逆变器、电抗器以及滤波器来进行整流滤波形成直流电压输出；
(2)、输出的直流电压通过三相电源输入端进入到异步电机中，并通过异步电机的三相电源输出端输出；
(3)、功率检测模块检测三相电源输出端的功率，并将实时检测到的功率值通过A/D转换模块转换成数字信号发送到中央控制单元中；
(4)、中央控制单元将对应时刻接收到的数字信号功率值与异步电机的功率曲线进行对比，如果接收到的功率值小于功率曲线上对应时间点上的功率，那么中央控制单元9反馈一个信号给软启动器，软启动器增加输出；如果接收到的功率大于功率曲线上对应时间点上的功率，那么中央控制单元反馈一个信号给软启动器，软启动器降低输出。
附图说明
图1为本发明一种异步电机软启动器系统的电路模块图；
图2为本发明一种异步电机软启动器系统的电路原理图；
如图所示：1、异步电机；2、滤波器；3、电抗器；4、逆变器；5、PFC功率校正模块； 6、软启动器；7、功率检测模块；8、A/D转换模块；9、中央控制单元。
具体实施方式
以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。
本发明涉及一种异步电机软启动器系统，包括异步电机1、与异步电机1的三相电源输入端串联的滤波器2、与滤波器2并联的电抗器3、与电抗器3串联的逆变器4、与逆变器4串联的PFC功率校正模块5、与PFC功率校正模块5串联的软启动器6、与异步电机1的三相电源输出端串联的功率检测模块7、功率检测模块7的输出端连接的A/D转换模块8以及一端与A/D转换模块8连接另一端与软启动器6连接的中央控制单元9。
一种异步电机软启动器系统的控制方法，包括下列步骤：
(1)、软启动器6启动，将输出电压送入到PFC功率校正模块5中进行功率因素校正，校正完成后经过逆变器4、电抗器3以及滤波器2来进行整流滤波形成直流电压输出；
(2)、输出的直流电压通过三相电源输入端进入到异步电机1中，并通过异步电机1的三相电源输出端输出；
(3)、功率检测模块7检测三相电源输出端的功率，并将实时检测到的功率值通过A/D 转换模块8转换成数字信号发送到中央控制单元9中；
(4)、中央控制单元9将对应时刻接收到的功率值与异步电机的功率曲线进行对比，如果接收到的功率值小于功率曲线上对应时间点上的功率，那么中央控制单元9反馈一个信号给软启动器6，软启动器6增加输出电压；如果接收到的功率值大于功率曲线上对应时间点上的功率，那么中央控制单元9反馈一个信号给软启动器6，软启动器6降低输出电压。
滤波器2包括第一电阻R1、第一电容C5、第二电感L2以及第二电容C6，第一电阻R1与第一电容C5串联，并与第二电感L2、第二电容C6串联组成的单元并联，采用该电路，能够对输入到异步电机中的电流进行滤波，滤除一些谐波电流，降低对异步电机的影响。
逆变器4包括第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3、第四开关管Sa4、第一滤波电容C3以及第二滤波电容C4，其中第一开关管Sa1与第二开关管Sa2串联，并与第三开关管Sa3、第四开关管Sa4串联组成的单元并联组成一个H桥，第一滤波电容C3和第二滤波电容C4分别与H桥的两个桥臂并联。
PFC功率校正模块5包括超级电容C1、充电机、第一电感L1、绝缘栅双极性晶闸管、二极管D1、DSP芯片以及电容器C2，充电机与超级电容C1并联，第一电感L1与超级电容C1 的正极串联，绝缘栅双极性晶闸管的第一脚与第一电感L1串联，绝缘栅双极性晶闸管的第二脚接地，绝缘栅双极性晶闸管的第三脚与二极管D1的第一脚连接，电容器C2与二极管D1的第二脚连接，电容器C2上的电压采样值与第一电感L1上的电流采样值同时送入DSP芯片中，DSP芯片进行控制，并存储输出的稳定直流电压。
输出电压送入到PFC功率校正模块5中进行功率因素校正，系统通过充电机来给超级电容C1充电，并通过第一电感L1、绝缘栅双极性晶闸管、二极管D1和电容器C2以及DSP芯片组成的电路把输出电压值稳定控制在维持异步电机加速的范围内，逆变器工作，通过开关管S1、S2、S3、S4以及滤波电容C3和C4配合输出电压，输出的电压再经过电抗器3和滤波器2整流滤波，最终输出直流电压，通过在软启动器6和异步电机1之间串联上该部分电路，不会产生无功功率，避免对异步电机1的性能造成影响。
Claims (5)
1.一种异步电机软启动器系统，其特征在于：包括异步电机(1)、与异步电机(1)的三相电源输入端串联的滤波器(2)、与滤波器(2)并联的电抗器(3)、与电抗器(3)串联的逆变器(4)、与逆变器(4)串联的PFC功率校正模块(5)、与PFC功率校正模块(5)串联的软启动器(6)、与异步电机(1)的三相电源输出端串联的功率检测模块(7)、功率检测模块(7)的输出端连接的A/D转换模块(8)以及一端与A/D转换模块(8)连接另一端与软启动器(6)连接的中央控制单元(9)。
2.根据权利要求1所述的一种异步电机软启动器系统，其特征在于：滤波器(2)包括第一电阻R1、第一电容C5、第二电感L2以及第二电容C6，第一电阻R1与第一电容C5串联，并与第二电感L2、第二电容C6串联组成的单元并联。
3.根据权利要求1所述的一种异步电机软启动器系统，其特征在于：逆变器(4)包括第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3、第四开关管Sa4、第一滤波电容C3以及第二滤波电容C4，其中第一开关管Sa1与第二开关管Sa2串联，并与第三开关管Sa3、第四开关管Sa4串联组成的单元并联组成一个H桥，第一滤波电容C3和第二滤波电容C4分别与H桥的两个桥臂并联。
4.根据权利要求1所述的一种异步电机软启动器系统，其特征在于：PFC功率校正模块(5)包括超级电容C1、充电机、第一电感L1、绝缘栅双极性晶闸管、二极管D1、DSP芯片以及电容器C2，充电机与超级电容C1并联，第一电感L1与超级电容C1的正极串联，绝缘栅双极性晶闸管的第一脚与第一电感L1串联，绝缘栅双极性晶闸管的第二脚接地，绝缘栅双极性晶闸管的第三脚与二极管D1的第一脚连接，电容器C2与二极管D1的第二脚连接。
5.一种异步电机软启动器系统的控制方法，包括下列步骤：
(1)、软启动器(6)启动，将输出电压送入到PFC功率校正模块(5)中进行功率因素校正，校正完成后经过逆变器(4)、电抗器(3)以及滤波器(2)来进行整流滤波形成直流电压输出；
(2)、输出的直流电压通过三相电源输入端进入到异步电机(1)中，并通过异步电机(1)的三相电源输出端输出；
(3)、功率检测模块(7)检测三相电源输出端的功率，并将实时检测到的功率值通过A/D转换模块(8)转换成数字信号发送到中央控制单元(9)中；
(4)、中央控制单元(9)将对应时刻接收到的功率值与异步电机的功率曲线进行对比，如果接收到的功率值小于功率曲线上对应时间点上的功率，那么中央控制单元(9)反馈一个信号给软启动器(6)，软启动器(6)增加输出电压；如果接收到的功率值大于功率曲线上对应时间点上的功率，那么中央控制单元(9)反馈一个信号给软启动器(6)，软启动器(6)降低输出电压。
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| CN201674441U (zh) * | 2009-05-20 | 2010-12-15 | 和平电气有限公司 | 改进主电路的电机软起动器 |
| CN103346581A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-10-09 | 北京三得普华科技有限责任公司 | 具有功率因数校正功能的动态电压恢复器 |
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2018
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