[發明專利]一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器

有效

• 申請號: 201110322662.7
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102361424A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 鄧立華;張金波;邵明寶
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02P1/28
• 分類號: H02P1/28
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明專利涉及一種異步電動機的啟動裝置，尤其涉及采用模糊控制策略的晶閘管調壓電路，能使電動機實現平穩啟動的軟啟動裝置。

背景技術

異步電動機是一種反電勢負載，電動機在起動會形成很大的沖擊電流，造成電網的電壓波動。為實現異步電動機平穩啟動，近年異步電動機啟動主要采用無級調節的軟啟動方法，包括：液阻軟啟動、磁控軟啟動、變頻軟啟動和晶閘管軟啟動等。液阻軟啟動是一種利用電解溶液形成電阻的軟啟動方法，對環境溫度要求高，軟啟動重復性差。磁控軟啟動技術是從電抗器技術衍生出來的，在電動機啟動時，限流能力較強，但是工作時需要較大功率的輔助電源，噪聲比較大，因此這兩種軟啟動技術已經很少在實際工作中應用。變頻軟啟動器具有良好的驅動性能、控制特性、可靠性高和維護量小的優點，但是變頻軟啟動器成本較高、結構復雜、輸出電壓中高次諧波含量較大，因而限制了其在很多領域的應用。所以，晶閘管軟啟動的方式應用得比較廣泛。但是，由于電動機軟啟動控制系統是一個非線性、時變、多變量復雜系統，難以建立精確的數學模型進行控制，晶閘管軟啟動的方式也具有抗干擾能力差，控制速度慢，魯棒性低等缺點。此外，晶閘管軟啟動方法可以提供限流啟動和斜坡電壓兩種啟動方式，其中限流啟動適用于輕載起動和起動轉矩隨著轉速增大而增大的設備，而斜坡電壓啟動適用于重載起動的電動機；但是，目前采用晶閘管軟啟動方法的軟啟動器上通常只固定采用一種啟動方式，而不是同時提供兩種方式供用戶進行選擇，這使得軟啟動器的適應性不強。

發明內容

本發明提供一種解決上述問題的方案，提供一種抗干擾能力強、控制速度快、魯棒性高且適應性強的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器。

本發明的技術方案是提供一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其包括中央處理單元、三相電源、電源模塊、鍵盤模塊和顯示模塊，所述三相電源通過電流檢測模塊和A/D轉換模塊連接中央處理單元，其特征在于：其還包括均與所述中央處理單元連接JTAG仿真調試模塊、晶閘管導通角測量電路和晶閘管驅動調壓電路，所述晶閘管驅動調壓電路連接電動機和所述晶閘管導通角測量電路。

優選的，用戶可通過所述鍵盤模塊向所述中央處理單元選擇輸入兩種啟動方式：限流軟啟動和斜坡電壓軟啟動。

優選的，在所述限流軟啟動的啟動方式下，其工作流程為：

1)所述電流檢測模塊檢測所述電動機三相電流信號，并將其送入所述A/D轉換模塊進行數字轉換；

2)所述中央處理單元接收到所述A/D轉換模塊轉換后的電流信號，根據其中的電流增量和電流增量變化率，計算得到下一周期的晶閘管觸發角，并將其輸送至所述晶閘管驅動調壓電路；

3)所述晶閘管驅動調壓電路根據所述晶閘管觸發角控制輸出相應電壓給所述電動機。

優選的，所述步驟2)中，所述中央處理單元根據電流增量、電流變化率增量建立模糊控制表，查表得到相應的所述晶閘管觸發角。

優選的，在所述斜坡電壓軟啟動的啟動方式下，其工作流程為：

1)所述晶閘管導通角測量電路獲得由所述晶閘管驅動調壓電路輸出的電壓的晶閘管導通角信號，送至所述中央處理單元；

2)所述中央處理單元接收到所述晶閘管導通角信號后，根據其導通角增量和導通角變化率增量計算得到下一周期的晶閘管觸發角，并將其輸送至所述晶閘管驅動調壓電路；

3)所述晶閘管驅動調壓電路根據所述晶閘管觸發角控制輸出相應電壓給所述電動機。

優選的，所述步驟2)中，所述中央處理單元根據導通角增量、導通角變化率增量建立模糊控制表，在所述模糊控制表中檢索得到相應的所述晶閘管觸發角。

優選的，其還包括分別連接所述三相電源和所述中央處理單元連接的同步電路模塊，所述同步電路模塊檢測所述三相電源的過零點，并將其輸入到所述中央處理單元。

優選的，其還包括與所述中央處理單元連接的遠程控制模塊，所述遠程控制模塊可遠程發送啟動或停止信號給所述中央處理單元以控制所述電動機啟動或停止。

優選的，其還包括與所述中央處理單元連接的旁路輸出電路模塊，所述電動機軟啟動結束后，所述旁路輸出電路模塊閉合，所述異步電動機軟啟動器退出運行，使得所述三相電源經過所述旁路輸出電路模塊直接給所述電動機供電。

優選的，所述中央處理單元由ATmega128單片機組成。