專利名稱：電機(jī)軟啟動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)啟動(dòng)的保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的電機(jī)軟啟動(dòng)器應(yīng)用了開關(guān)電路，輸出電壓作為電機(jī)的軟啟動(dòng)電壓。但是該技術(shù)的缺陷有三點(diǎn)(1)開關(guān)電路的輸出電壓并不是光滑的正弦波，而是有“毛刺”的電壓波形；該毛刺電壓會大大地降低電機(jī)的壽命。(2)開關(guān)電路的最大輸出電壓是交流電源的輸入電壓；由于目前電力電子器件耐壓值的限制，該電路的輸出電壓不會超過380V；這樣該技術(shù)不能應(yīng)用于380V以上供電的電機(jī)。(3)開關(guān)電路與電機(jī)直接聯(lián)接，不是隔離耦合，有不少缺點(diǎn)；例如開關(guān)器件極易損壞；原因是關(guān)斷瞬間，電機(jī)線圈感應(yīng)的反壓，極易將開關(guān)器件擊穿；雖然對于小功率電機(jī)可用緩沖和續(xù)流電路解決之，但對于較大功率的電機(jī)，緩沖電路的體積比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決以上問題而提出一種輸出是與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦電壓，能消除以往軟啟動(dòng)器輸出電壓中的諧波；輸出電壓能大于交流電源的輸入電壓的電機(jī)軟啟動(dòng)器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的一種電機(jī)軟啟動(dòng)器，電機(jī)的每相供電回路均包括將電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流的整流電路3、將橋式整流后的脈動(dòng)電壓進(jìn)行斬波調(diào)壓的斬波調(diào)壓電路4、控制斬波調(diào)壓電路4的脈沖占空比可自動(dòng)減小的脈沖波形產(chǎn)生電路1，其特點(diǎn)是它還包括從電網(wǎng)輸入端采取連續(xù)正弦信號的正弦波采取電路6，受從斬波調(diào)壓電路4中取出的電壓信號控制的且對正弦波采取電路6的正弦電壓信號進(jìn)行放大的AGC控制及推動(dòng)電路7，受推動(dòng)電路輸出信號激勵(lì)的電壓合成與功率放大電路5；斬波調(diào)壓電路4的輸出經(jīng)LC回路濾波后接至電壓合成與功率放大電路5中大功率推挽放大管的漏極，兩個(gè)大功率推挽放大管與推動(dòng)變壓器B2、輸出耦合變壓器B1組成了推挽的電壓合成和功放電路；兩個(gè)大功率推挽放大管的輸出端經(jīng)輸出耦合變壓器B1隔離輸出，并與電機(jī)串聯(lián)后接入交流電網(wǎng)的輸入端。
本實(shí)用新型的輸出是與電網(wǎng)同頻率、同相位、無“毛刺”的正弦電壓，電壓合成與功放電路用變壓器隔離耦合輸出，不和電機(jī)及電機(jī)供電電網(wǎng)直接聯(lián)接，避免了相互干擾；輸出電壓的大小可根據(jù)需要改變輸出變壓器的初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比即可調(diào)節(jié)。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖2是單相電機(jī)軟啟動(dòng)器的方框圖。圖中BX-熔斷器；J1-1、J1-2-延時(shí)開啟的常閉觸點(diǎn)開關(guān)；J2-1-延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)開關(guān)；R1至R10-電阻；BZ-整流橋堆；T1-MOSFET管；T2、T3-IGBT管；T4-自動(dòng)增益控制(AGC)管；L-電感；C1、C2-電容；D1、D2-二極管；M-電機(jī)；B1-輸出耦合變壓器；B2-推動(dòng)變壓器；IC-LM1875功放集成塊；1-脈沖波形產(chǎn)生電路；2-霍爾電壓傳感器；3-整流電路；4-斬波調(diào)壓電路；5-電壓合成與功率放大電路；6-正弦波采取電路；7-AGC控制及推動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的電路工作原理是將電機(jī)定子線圈與可變電壓源串聯(lián)后接入交流電源；只要可變電壓源是與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦電壓，那么改變可變電壓源的電壓大小就能改變電機(jī)所受的電壓大小。啟動(dòng)時(shí)可變電壓源幅值從電網(wǎng)電壓逐漸降到零，電機(jī)電壓從零逐漸上升到電網(wǎng)電壓。這樣就實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)。
從圖2可見，電網(wǎng)的交流輸入電壓經(jīng)整流電路3整流成正弦“饅頭”波后送至斬波調(diào)壓電路4，啟動(dòng)時(shí)脈沖占空比可自動(dòng)減少的脈沖波形產(chǎn)生電路1控制斬波調(diào)壓電路4的輸出電壓幅值；斬波調(diào)壓電路4的輸出電壓經(jīng)濾波后作為電壓合成與功率放大電路5中功率開關(guān)器件的漏極電源，該電壓的大小與輸入脈沖的占空比成正比；連續(xù)正弦波電壓信號采取電路6將從輸入端采取的連續(xù)正弦信號送至AGC控制及推動(dòng)電路7，經(jīng)推動(dòng)和激勵(lì)后送到電壓合成與功率放大電路5的功率開關(guān)器件的門極控制端，電壓合成與功率放大電路5把兩個(gè)整流后的正弦半波合成為-個(gè)完整的正弦波，同時(shí)又進(jìn)行了功率放大。本電路的輸出電壓與電機(jī)定子線圈串聯(lián)接入電網(wǎng)，輸出電壓逐漸減小，電機(jī)電壓就能逐漸增大。
從圖1可見，輸入端的電網(wǎng)交流電經(jīng)熔斷器BX后通過延時(shí)開啟的常閉觸點(diǎn)開關(guān)J1-1送到整流橋堆BZ整流成“饅頭”波，在整流橋堆的輸入端接有由電阻R1與R2串聯(lián)的正弦連續(xù)信號分壓電路；整流輸出端接至起斬波調(diào)壓作用的MOSFET管T1的漏極，脈沖占空比可自動(dòng)減小的脈沖波形產(chǎn)生電路1的脈沖信號經(jīng)驅(qū)動(dòng)塊放大后接至MOSFET管T1的柵極，柵極輸入脈沖的占空比控制MOSFET管T1的輸出電壓幅值；脈沖波形產(chǎn)生電路可由兩個(gè)555時(shí)基集成電路實(shí)現(xiàn)；電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，脈沖波形產(chǎn)生電路1輸出脈沖的占空比逐漸降低，斬波輸出電壓也隨之降低，即可變電壓源的輸出電壓也隨之降低，與可變電壓源串聯(lián)的電機(jī)上的電壓就逐漸增大，這樣就實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)。
MOSFET管T1的源極經(jīng)電感L及電容C1濾波后，接至電壓合成與功率放大電路中的IGBT管T2的漏極；霍爾電壓傳感器2測出濾波電容C1兩端A、B點(diǎn)間的電壓信號，通過電阻R4送至AGC管T4的基極，控制AGC管T4的放大倍數(shù)β值，放大倍數(shù)β值與霍爾電壓傳感器2送來的電壓信號值成正比；這樣就使AGC三極管T4輸出的正弦波電壓與脈沖的占空比成正比。AGC管T4的基極還接有由分壓電阻R1、R2送來的連續(xù)正弦波電壓信號；AGC管T4的集電極通過電阻R5接至+15V電源，發(fā)射極通過電阻R6接地；輸出信號通過電阻R7接至型號為LM1875的功放集成電路IC的同相輸入端，反相輸入端與輸出端之間接有反饋電阻R8與防振電容C2的并聯(lián)回路，功放IC的正負(fù)電源端分別接至+15V電源。功放IC將AGC管T4送來的正弦電壓放大后，輸出端接至推動(dòng)變壓器B2的初級線圈的一端，初級線圈的另一端接地；推動(dòng)變壓器B2的次級線圈兩端分別經(jīng)電阻R9、R10接至IGBT管T2、T3的控制門極，推動(dòng)變壓器B2的次級線圈的中心抽頭接地；IGBT管T2、T3的漏極都接至濾波電容C1輸出電壓端A點(diǎn)；IGBT管T2、T3的源極分別接至輸出耦合變壓器B1初級線圈的兩端，輸出耦合變壓器B1初級線圈的中心抽頭接地，初級線圈的同名端接IGBT管T2的源極，輸出耦合變壓器B1、推動(dòng)變壓器B2、IGBT管T2和T3組成了推挽的電壓合成和功放電路；IGBT管T2、T3的漏極和源極間分別接有續(xù)流保護(hù)二極管D1、D2，二極管D1、D2的負(fù)極分別與IGBT管T2、T3的漏極相連；輸出耦合變壓器B1次級線圈的同名端通過延時(shí)開啟的常閉觸點(diǎn)開關(guān)J1-2接至電機(jī)M定子繞組的一端，定子繞組的這一端還通過延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)開關(guān)J2-1接至輸出耦合變壓器B1次級線圈的另一端；輸出耦合變壓器B1次級線圈的這一端與電機(jī)M的定子繞組的另一端與接至交流電網(wǎng)的輸入兩端。
由于連續(xù)正弦波采取電路的正弦電壓信號來自電機(jī)的供電電源，這樣能夠保證電壓合成與功率放大電路的輸出電壓與電網(wǎng)電壓同相。兩個(gè)IGBT管T2、T3在輸入正弦信號的正負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通，帶動(dòng)輸出耦合變壓器B1將兩個(gè)正弦“饅頭”波合成一個(gè)完整的正弦波，輸出耦合變壓器B1次級線圈輸出可變電壓，與電機(jī)串聯(lián)后接入電網(wǎng)，軟啟動(dòng)電路與電機(jī)及電機(jī)供電電網(wǎng)隔離，互不干擾。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，變壓器B1次級線圈輸出幅值可變的正弦電壓，電壓值從電網(wǎng)電壓逐漸降至零，電機(jī)上的電壓就能逐漸增大，上升至電網(wǎng)電壓，這樣就實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)。電機(jī)啟動(dòng)后，可用延時(shí)繼電器進(jìn)行電路切換，延時(shí)開啟的常閉觸點(diǎn)開關(guān)J1-1、J1-2都開啟，延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)開關(guān)J2-1閉合，電機(jī)供電轉(zhuǎn)為正常供電狀態(tài)。
對于大功率電機(jī)可由交流接觸器或固態(tài)繼電器(SSR)代替延時(shí)繼電器即可。
圖1中只畫出單相電機(jī)的軟啟動(dòng)電路原理圖；對于三相電機(jī)，可由三個(gè)互不干擾的三個(gè)單相軟啟動(dòng)回路組成。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)軟啟動(dòng)器，電機(jī)的每相供電回路均包括將電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流的整流電路(3)、將橋式整流后的脈動(dòng)電壓進(jìn)行斬波調(diào)壓的斬波調(diào)壓電路(4)、控制斬波調(diào)壓電路(4)的脈沖占空比可自動(dòng)減小的脈沖波形產(chǎn)生電路(1)，其特征在于它還包括從電網(wǎng)輸入端采取連續(xù)正弦信號的正弦波采取電路(6)，受從斬波調(diào)壓電路(4)中取出的電壓信號控制的且對正弦波采取電路(6)的正弦電壓信號進(jìn)行放大的AGC控制及推動(dòng)電路(7)，受推動(dòng)電路輸出信號激勵(lì)的電壓合成與功率放大電路(5)；斬波調(diào)壓電路(4)的輸出經(jīng)LC回路濾波后接至電壓合成與功率放大電路(5)中大功率推挽放大管的漏極，兩個(gè)大功率推挽放大管與推動(dòng)變壓器(B2)、輸出耦合變壓器(B1)組成了推挽的電壓合成和功放電路；兩個(gè)大功率推挽放大管的輸出端經(jīng)輸出耦合變壓器(B1)隔離輸出，并與電機(jī)串聯(lián)后接入交流電網(wǎng)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)軟啟動(dòng)器，其特征在于它是用霍爾電壓傳感器(2)從斬波調(diào)壓電路(4)中濾波電容(C1)的輸出電壓端取出控制AGC控制及推動(dòng)電路(7)的電壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電機(jī)軟啟動(dòng)器，其特征在于在電網(wǎng)輸入端與正弦波采取電路(6)間接有延時(shí)開啟的第一常閉觸點(diǎn)開關(guān)(J1-1)；在輸出耦合變壓器(B1)的次級同名端與電機(jī)定子的串接端接有延時(shí)開啟的第一常閉觸點(diǎn)開關(guān)(J1-2)，在輸出耦合變壓器(B1)的次級另一端與電機(jī)定子的串接端接有延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)開關(guān)(J2-1)。
專利摘要一種電機(jī)軟啟動(dòng)器，電機(jī)的每相供電回路均包括整流電路3、斬波調(diào)壓電路4、脈沖波形產(chǎn)生電路1，它還包括正弦波采取電路6，AGC控制及推動(dòng)電路7，電壓合成與功率放大電路5；斬波調(diào)壓電路4的輸出經(jīng)LC回路濾波后接至電壓合成與功率放大電路5中大功率推挽放大管的漏極，兩個(gè)大功率推挽放大管與推動(dòng)變壓器B2、輸出耦合變壓器B1組成了推挽的電壓合成和功放電路；兩個(gè)大功率推挽放大管的輸出端經(jīng)輸出耦合變壓器B1隔離輸出，并與電機(jī)串聯(lián)后接入交流電網(wǎng)的輸入端。本實(shí)用新型的輸出是與電網(wǎng)同頻率、同相位、無“毛刺”的正弦電壓，且與電網(wǎng)隔離；輸出電壓大小可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
文檔編號H02M5/00GK2624520SQ0322216
公開日2004年7月7日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者陳主成 申請人:陳主成