CN207427004U - 一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，其包括控制器单元，分别以数据线与控制单元相连同步电压产生单元、驱动单元、管压降信号检测单元、电流检测单元、速度检测单元、电源监测单元、键盘输入单元，以及与驱动单元和管压降信号单元相连的晶闸管触发单元、与速度检测单元相连的异步电机。用于抑制异步电动机软起动过程中电流、转矩的振荡，与传统起动装置相比，本实用新型可以有效减小异步电机软起动过程中电流、转矩的振荡，并且具有起动、停止两种功能。

Description

一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置。

背景技术

异步电机有着结构简单、运行可靠、维护容易等优点，获得广泛的运用，大多数生产机械，如机床、输送机、压缩机、起重机和水泵等都采用这种电动机来拖动。起动过程研究特别是重载起动受到普遍重视。异步电机在直接起动时的电流可以达到额定电流的4～7倍，过大的起动电流对电机和电网都造成很大的冲击。为此需要对电机的起动过程加以控制。

异步电机软起动是一种升压限流起动方式，在电动机的起动过程中该方式通过控制晶闸管触发角的大小来控制电动机两端的电压，使电压按照设定的规律进行改变，并且可将电动机的起动电流限制到一定的范围内，减小对电机和电网的冲击，因而软起动技术在电机控制方面得到了广泛的应用。然而晶闸管控制的异步电机在起动过程中会发生电流、电磁转矩以及转速的振荡，这会对负载产生不必要的冲击，并且对电机本身也会产生不可逆转的损害。所以改进传统软起动装置，使之能够减少软起动过程中的振荡情况的发生就显得十分重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，针对传统的异步电机软起动器在空载和轻载过程中常会出现电流、电磁转矩和转速的振荡，提供一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，该装置可以将关断角闭环控制技术运用在软起动器上，在异步电机起动时可以有效地减小电机电流、转矩和转速振荡，并且具有启动和停止两种功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，包括控制单元和分别与控制单元相连的同步信号产生单元、驱动单元、管压降信号检测单元、电流检测单元、速度检测单元、电源监测单元、键盘输入单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路单元和管压降信号检测单元相连的晶闸管触发单元，同步信号产生单元包括运算放大器和光耦，信号经过运算放大器后变为方波信号，经过光耦隔离后输出到控制单元，作为产生晶闸管触发脉冲的基准信号；驱动单元接收控制单元输出的高频脉冲，并调制为高频脉冲列信号用于触发晶闸管触发单元。

按上述技术方案，控制单元包括80C196KC控制器，运算放大器型号为CA3130，光耦型号为4N35。

按上述技术方案，电流检测单元包括电流互感器、滤波电路、电压跟随器和三相全控整流桥，电流互感器的输出端与三相全控整流桥的输入端相连，三相全控整流桥的输出端与电压跟随器的输入端相连。

按上述技术方案，管压降信号检测单元包括反并联晶闸管、整流电路和光耦6N139，电源监测单元包括TL7705芯片和备用电源。

按上述技术方案，晶闸管触发单元中，触发脉冲列经过功率管和脉冲变压器PT1进行功率放大和隔离后，输入到晶闸管VT1和晶闸管VT4中。

本实用新型产生的有益效果是：1.采用关断角控制技术，可以使得电动机在软起动过程中的续流角始终小于晶闸管的触发角α，这样续流角的变化就不会引起电动机端电压的振荡，因而可以从根本上消除感应电动机软起动过程中的振荡现象，使电机在软起动的初期和同步转速附近都不发生振荡现象；并且具有很强的抗干扰能力，提高系统的稳定性。2.具有启动和制动两种功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例减小异步电机软起动过程中振荡的装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的控制模块对外连接示意图。

图3为本实用新型实施例中的同步信号产生单元结构示意图。

图4为本实用新型实施例中的管压降信号检测单元结构示意图。

图5是本实用新型实施例中的电流检测单元结构示意图。

图6是本实用新型实施例中的电源监测单元结构示意图。

图7是本实用新型实施例中的晶闸管触发单元结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，提供一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，包括控制单元和分别与控制单元相连的同步信号产生单元、驱动单元、管压降信号检测单元、电流检测单元、速度检测单元、电源监测单元、键盘输入单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路单元和管压降信号检测单元相连的晶闸管触发单元，同步信号产生单元包括运算放大器和光耦，信号经过运算放大器后变为方波信号，经过光耦隔离后输出到控制单元，作为产生晶闸管触发脉冲的基准信号；驱动单元接收控制单元输出的高频脉冲，并调制为高频脉冲列信号用于触发晶闸管触发单元。

进一步地，控制单元包括80C196KC控制器，运算放大器型号为CA3130，光耦型号为4N35。

进一步地，电流检测单元包括电流互感器、滤波电路、电压跟随器和三相全控整流桥，电流互感器的输出端与三相全控整流桥的输入端相连，三相全控整流桥的输出端与电压跟随器的输入端相连。

进一步地，管压降信号检测单元包括反并联晶闸管、整流电路和光耦6N139，电源监测单元包括TL7705芯片和备用电源。

进一步地，晶闸管触发单元中，触发脉冲列经过功率管和脉冲变压器PT1进行功率放大和隔离后，输入到晶闸管VT1和晶闸管VT4中。

本发明的较佳实施例中，提供了一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，为了使其易于维护，具有可扩充性、可重构性及可操作性，可在其开发设计过程中采用单元化方法，具体结构如图1至图7所示，包括控制单元、同步信号产生单元、驱动单元、管压降信号检测单元、电流检测单元、电源监测单元、晶闸管触发单元、异步电机，其中：同步电压检测单元的输出端，与控制器单元相连；驱动单元的输入端，与控制器单元相连；管压降信号检测单元的输入的，与控制器单元相连；电流检测单元的输出端，与控制器单元相连；电源监测单元的输出端，与控制器单元相连；驱动单元和管压降检测单元的输出端，与晶闸管触发单元相连；速度检测单元的输入端，与异步电机相连。

所述的同步信号产生单元，具体电路如图3所示：采用关断角控制时需要先固定某一触发角用于触发晶闸管，使电路产生初始电流，而触发的角度就是同步信号产生单元产生的同步信号为基准的。该同步信号产生单元由运算放大器CA3130和光耦4N35已经外围的电阻、电容组成。该同步信号检测单元的工作过程是：图中K2、0接电源相电压，经过运算放大器后变为方波信号，经过光耦隔离后输出到控制器单元，作为产生晶闸管触发脉冲的基准信号。

所述的驱动单元，用于及时、有效可靠的触发晶闸管触发单元实现各晶闸管的开关和闭合。该驱动单元逻辑器件GAL20V8组成，其接收控制器单元输出的高频脉冲，并调制为高频脉冲列信号用于触发晶闸管触发单元。

所述的管压降信号检测单元，具体电路如图4所示，用于实现电流信号过零检测，当晶闸管两端有电流通过时，晶闸管的管压降为0，当晶闸管两端没有电流通过时，晶闸管的两端电压不为0。该管压降信号检测单元由反并联晶闸管、整流电路、光耦6N139和外围电阻、电容组成。该管压降信号检测单元的工作过程是：图4以A相为例，K1、K2为晶闸管VT1和VT4两端电压，当VT1和VT4都不导通且A相电压为0时，则K1、K2两端电压使光耦6N139导通，S1输出低电平；若VT1或VT4导通或A相电压为0时，K1、K2两端电压不足以导通光耦6N139，S1输出高电平。将3路管压降信号检测单元的S1～S3送到控制器单元的HSI.1～HSI.3作为触发晶闸管的基准。

所述的电流检测单元，具体电路如图5所示，用于电机的过流保护和限流保护。该电流检测单元由电流互感器、滤波电路、HA17358电压跟随器和三相全控整流桥组成，其中：电流互感器的输出端与三相全桥整流电路的输入端相连；三相全桥整流电路的输出端与电压跟随器LM324的输入端相连。该电流检测单元的工作过程是：图5中C1、C2位来自电流互感器的电流，经过三相全桥电路的整流，R22和C5用于滤出B4整流后的纹波，滤波后的电压进入电压跟随器，用于增加输入阻抗的同时减小输出阻抗，将得到的信号送入到控制器单元的片内A/D转换器中，经A/D转换器处理后就可以得到电流信号，用于起动过程中的电流反馈信号。

所述的电源监测单元，具体电路如图6所示，用于系统在掉电时控制单元能够自动保护现场数据，保证系统的掉电时记忆当前现场状态，系统的正常运行。该电源检测单元由TL7705、备用电源和外围电阻、电容组成。该电源监测单元的工作过程是：图6中，备用电池P1及D1、D2实现掉电时备用电池的切换。在电源未掉电时D1承受反向电压不导通，+5V的电压直接给控制器单元供电，并且为备用电池充电；在电源掉电时，D1承受正向电压导通，由备用电源P1为控制器单元供电。当电压降至检测电压时，TL7705由向控制器单元发出中断请求信号，使控制器运行到一个可断断电后，执行相应中断，在中断服务程序中保护现场数据。

所述的控制器单元，选用80C196KC单片机，用于控制各个单元，将外部检测到的模拟信号转换成数字信号，然后将该数字信号转换为模拟信号输出，从而能够实现电机控制中需要的多种功能。该控制器单元的工作过程是：通过控制器单元的HSI.0检测同步信号；HSI.1～HSI.3检测管压降信号；通过HSO输出宽脉冲和PWM口输出高频脉冲列经过GAL20V8调制后触发晶闸管触发单元；通过A/D转换器采集电流量；通过接受TL7705的信号执行掉电保护程序。

所述晶闸管触发单元，具体电路如图7所示，用于触发相应的晶闸管实现电机的软起动。该晶闸管触发单元由反并联晶闸管、功率管和脉冲变压器PT1组成。该晶闸管触发单元的工作过程是：触发脉冲列接收来自GAL20V8的输出，触发脉冲列经过功率管和脉冲变压器PT1进行功率放大和隔离后输入到晶闸管VT1和VT4中，触发晶闸管的门极，使VT1和VT4导通，从而使电源电压加在异步电机两端，从而起动电机。

本实用新型减小异步电机软起动过程中振荡装置，包括主回路、驱动回路和控制回路，其中：主回路由晶闸管触发单元和异步电机构成，首先通过控制器单元控制晶闸管触发单元以某一触发角启动，使异步电机产生一定的电流，然后以电流关断时刻为基准，延时一定的角度(即关断角)触发相应的晶闸管，在异步电机从起动到平稳的过程中，应使电流的关断角逐渐减小到0，这个在整个起动过程中，异步电机的续流角都不会大于触发角，就不会引起异步电机电流、转矩和转速的振荡。在控制回路和驱动回路中包括了同步电压产生单元、电流检测单元、管压降信号检测单元等。在异步电机起动时，该装置可以有效地减小异步电机的电流、转矩和转速振荡，并且具有起动和停止两种功能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种减小异步电机软起动过程中振荡的装置，其特征在于，包括控制单元和分别与控制单元相连的同步信号产生单元、驱动单元、管压降信号检测单元、电流检测单元、速度检测单元、电源监测单元、键盘输入单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路单元和管压降信号检测单元相连的晶闸管触发单元，同步信号产生单元包括运算放大器和光耦，信号经过运算放大器后变为方波信号，经过光耦隔离后输出到控制单元，作为产生晶闸管触发脉冲的基准信号；驱动单元接收控制单元输出的高频脉冲，并调制为高频脉冲列信号用于触发晶闸管触发单元。

2.根据权利要求1所述的减小异步电机软起动过程中振荡的装置，其特征在于，控制单元包括80C196KC控制器，运算放大器型号为CA3130，光耦型号为4N35。

3.根据权利要求1或2所述的减小异步电机软起动过程中振荡的装置，其特征在于，电流检测单元包括电流互感器、滤波电路、电压跟随器和三相全控整流桥，电流互感器的输出端与三相全控整流桥的输入端相连，三相全控整流桥的输出端与电压跟随器的输入端相连。

4.根据权利要求1或2所述的减小异步电机软起动过程中振荡的装置，其特征在于，管压降信号检测单元包括反并联晶闸管、整流电路和光耦6N139，电源监测单元包括TL7705芯片和备用电源。

5.根据权利要求1或2所述的减小异步电机软起动过程中振荡的装置，其特征在于，晶闸管触发单元中，触发脉冲列经过功率管和脉冲变压器PT1进行功率放大和隔离后，输入到晶闸管VT1和晶闸管VT4中。