CN2183048Y

CN2183048Y - 经济节能型数字式异步电机软启动调速器

Info

Publication number: CN2183048Y
Application number: CN 93247188
Authority: CN
Inventors: 林忠岳; 罗飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-28
Filing date: 1993-11-28
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2003-11-28

Abstract

本实用新型提供了一种异步电机软启动调速器，其特征是以8098单片机为核心的控制器(6)的高速输入端与一个有整流、比较运算放大、光电耦合、反相的启动电流抑制电路(5)相接。该启动调速器可自寻最佳软启动过程，并能使电机在最佳节能点上运行，适用于异步电机特别是风机泵类负载的启动及调速。

Description

本实用新型涉及一种异步电机起动调速装置，属于电力电子技术领域。

现有的异步电动机起动器大多数是自耦降压起动器，起动过程是有级、跳跃式的，不可避免地产生两次过电流冲击，对电网及用电设备造成不良影响，降低电机寿命。为克服上述缺点，近年来在有关文献和刊物上曾发表过两篇具有代表性的论文：（一）许宏钢等在1989年《第一届中国交流电机调速传动学术会议论文集》中的第666页至671页发表的“一种新颖固态交流电机节能起动器”该装置采用模拟控制方式，通过取样电机负载电流信号控制电机的恒流软起动；当电机在轻载、空载运行时，通过检测电机的电压，电流间的相位差变化作为电机负载变化的控制信号，使电机在轻载、空载时降低电压，减少电机的损耗，达到节能的目的。这种模拟控制方式，不仅硬件电路复杂，缺乏灵活性，而且不能自寻最佳软启动过程和确保电机在最佳节能点上运行。（二）毛慎建在1993年第4期《电力电子技术》的第46页至49页中发表的“单片机控制晶闸管三相调压器的研究。”这是一篇探讨性的论文，文中叙述了调压原理和以单片机为中心的系统组成及应用前景，对单片机控制调压过程作了一些介绍，但是对异步电动机带负载的起动和调速运行未进行实质性的研究，没有解决软起动和调速节能运行问题。

本实用新型的目的是提供一种结构简单、可靠性好，不仅能使异步电机在各种场合下实现自寻最佳软起动，而且能使其在最佳节能点上运行的电机软起动调速器。

本软起动调速器以如下方式实现其目的：起动调速器包括主电路1、触发电路2、同步脉冲发生器电路3、缺相保护电路4、键盘输入和显示电路及以8098单片机为核心的控制器6，它还有起动电流抑制电路5：电流互感器LH的副边与整流桥B₃相接，一端接整流桥B₃正输出端的可调电阻R_W的活动端与接至运算放大器同相端的电阻R₂₆相接，整流桥负输出端经稳压管D_W后与接至运算放大器反相端的电阻R₂₇相接，运算放大器的输出端通过光电耦合管06后与三极管T₅的基极相接，T₅的集电极经与非门后接到控制器6的高速输入端。

本实用新型的优点是可自寻最佳软起动过程，启动平稳，调速节能运行性能好，且体积小，可靠性高。

以下结合附图实施例进一步说明本实用新型。

图1为调速起动器的电路原理图。

图2为调速起动器的控制过程流程图。

本实用新型装置由七部分构成：（1）主电路——功率变换电路（功率变换电路可以由普通晶闸管或双向晶闸管或功率模块构成）；（2）触发电路；（3）同步脉冲发生器电路；（4）缺相保护电路；（5）起动电流抑制电路；（6）以单片机8098芯片为核心的控制器；（7）键盘输入及显示电路。主电路1中各双向晶闸管的门极均接有触发电路2，同步脉冲发生器电路3和缺相保护电路的输出端均接至控制器6的外部中断申请EXTINT端。起动电流抑制电路5接至主控制器6的高速输入端HSI.0，也可接到HSI.1或HSI.2。控制器6的控制程序用8098汇编语言编写，采用中断处理方式。

触发电路2中，光电耦合管01的输入端与控制器6的高速输出端HSO.0连接，其输出端接至脉冲变压器MB_A的原边，脉冲变压器MB_A的副边与双向晶闸管KS₄的门极相接，KS₄的一端经同步变压器的副边TBa₂接至主电路中双向晶闸管KS₁的门极G_A。

本实用新型采用MCS－96系列单片机8098芯片为核心的数字式控制方式，根据负载性质（包括风机泵类和机械负载等）与对起动时间的要求，选择不同的给定起动曲线。工作时，同步脉冲发生器电路3连续发出同步脉冲，8098接到脉冲信号后，执行中断服务程序，按给定的起动曲线，从控制器6的高速输出端HSO.0、HSO.1、HSO.2每隔60°输出各相脉冲，经光电耦合管和脉冲变压器后，利用同步变压器TB的付边为工作电源，为主双向晶闸管KS₁、KS₂、KS₃提供脉冲宽度为（π－α）的输出脉冲，确保三个主双向晶闸管可靠导通工作，由三相交流调压器给电机提供一平稳的起动电压。

起动过程中，起动控制角α按给定起动曲线逐渐减小，起动电压逐渐升高。当起动电流达到限制值（如为额定电流的1.5倍）时，起动电流抑制电路5输出变为高电平，光电耦合管06导通，三极管T₅也导通，经与非门后输出高电平信号到控制器6的高速输入端，8098执行中断服务程序，停止对控制角α运算，使其保持原值，进行恒流起动。当电机转速上升，电流下降后，起动电流抑制电路输出变为低电平，8098又回到给定起动曲线，对α角进行运算控制，改变控制角继续升压，直至起动完毕，从而实现了自寻最佳软起动过程。当电机不是满载非全速运行时，可按预定时间自动转入预先给定的运行控制角或在运行中设置运行控制角，以确保电机在最佳节能点上运行。

实施例：用于实施3KW离心式风机的软起动和调速节能运行。该装置的功率变换电路由三只双向晶闸管组成，触发电路2每周期发出两触发脉冲，同步脉冲发生器3每隔180℃发出一个约4℃的同步脉冲，根据本风机负载的情况，整定起动电流倍数为1.2Ie（Ie——电机额定电流）；选择起动初始相电压为80V，起动过程为25秒的给定起动曲线；预置运行相电压为82V，经过多次的启动和运行试验表明，该装置完全能实现最佳软起动和保证风机在最佳节能点上运行。采用DJ－Ⅲ型电机经济运行测试仪及其它辅助仪表进行实测情况如下：

实际起动时间为47秒；

全速运行转速为2910rpm；

全速运行负载率为 B＝0.155；

全速运行输入有功功率为 P₁＝0.68KW，输入无功功率为Q₁＝1.36Kvar；

全速运行输出有功功率为 P₂＝0.46KW；

节能运行转速为2780rpm；

节能运行负载率为 B＝0.155；

节能运行输入有功功率为 P₁＝0.58KW，输入无功功率为Q₁＝0.93Kvar；

节能运行输出有功功率为 P₂＝0.46KW；

经过计算可知，在该风机采用本实用新型装置后，节电情况为：

有功节能率 (0.68－0.58)/0.68 ＝15％；

无功节能率 (1.36－0.93)/1.36 ＝32％；

实验的结果也表明启动过程平稳，对电网无冲击，无过电流现象。实际启动时间47秒，大于给定起动时间25秒的原因是：在自寻最佳起动过程中，若电流达到整定起动电流倍数时，电压是保持不变的，直到电机转速升高，电流下降到设定值以下时，才重新继续升压。如果要缩短启动时间，可将整定启动电流倍数调大一点。

Claims

1、一种经济节能型数字式异步电机软起动调速器，包括主电路(1)、触发电路(2)、同步脉冲发生器电路(3)、缺相保护电路(4)、键盘输入及显示电路及以8098单片机为核心的控制器(6)，其特征是：它还有起动电流抑制电路(5)，电流互感器LH的副边与整流桥B₃相接，一端接整流桥B₃正输出端的可调电阻R_W的活动端与接至运算放大器同相端的电阻R₂₆相接，整流桥负输出端经稳压管D_W后与接至运算放大器反相端的电阻R₂₇相接，运算放大器的输出端通过光电耦合管(06)后与三极管T₅的基极相接，T₅的集电极经与非门后接到控制器(6)的高速输入端。

2、根据权利要求1所述的起动调速器，其特征是：触发电路（2）中光电耦合管（01）的输入端与控制器（6）的高速输出端HSO.0连接，其输出端接至脉冲变压器MB_A的原边，脉冲变压器MB_A的副边与双向晶闸管KS₄的门极相接，KS₄的一端经同步变压器的副边TBa₂接至主电路中双向晶闸管KS₁的门极G_A。