專利名稱：一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)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(diào)壓電路，能使電動機實現(xiàn)平穩(wěn)啟動的軟啟動裝置。
背景技術(shù)：
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(wǎng)的電壓波動。為實現(xiàn)異步電動機平穩(wěn)啟動，近年異步電動機啟動主要采用無級調(diào)節(jié)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(huán)境溫度要求高，軟啟動重復性差。磁控軟啟動技術(shù)是從電抗器技術(shù)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(shù)已經(jīng)很少在實際工作中應用。變頻軟啟動器具有良好的驅(qū)動性能、控制特性、可靠性高和維護量小的優(yōu)點，但是變頻軟啟動器成本較高、結(jié)構(gòu)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(tǒng)是一個非線性、時變、多變量復雜系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學模型進行控制，晶間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，晶間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(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)明的技術(shù)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(zhuǎn)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(diào)試模塊、晶閘管導通角測量電路和晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路，所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路連接電動機和所述晶閘管導通角測量電路。優(yōu)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(yōu)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(zhuǎn)換模塊進行數(shù)字轉(zhuǎn)換；2)所述中央處理單元接收到所述A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的電流信號，根據(jù)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間管觸發(fā)角，并將其輸送至所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路；3)所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路根據(jù)所述晶閘管觸發(fā)角控制輸出相應電壓給所述電動機。優(yōu)選的，所述步驟2)中，所述中央處理單元根據(jù)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(fā)角。優(yōu)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(qū)動調(diào)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(jù)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間管觸發(fā)角，并將其輸送至所述晶間管驅(qū)動調(diào)壓電路；3)所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路根據(jù)所述晶閘管觸發(fā)角控制輸出相應電壓給所述電動機。優(yōu)選的，所述步驟2)中，所述中央處理單元根據(jù)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間管觸發(fā)角。優(yōu)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(yōu)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(fā)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(yōu)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(jié)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(jīng)過所述旁路輸出電路模塊直接給所述電動機供電。優(yōu)選的，所述中央處理單元由ATmegal28單片機組成。本發(fā)明的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器可以同時提供兩種啟動方式供用戶選擇，在限流啟動和斜坡電壓啟動的方式下，采用模糊控制表進行晶間管觸發(fā)角的運算。相對于傳統(tǒng)的晶閘管軟啟動器，本發(fā)明的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器具有抗干擾能力強、控制速度快、魯棒性高且適應性強等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器由以下模塊構(gòu)成ATmegal28單片機作為中央處理單元(MPU模塊)、同步電路模塊、晶閘管驅(qū)動和調(diào)壓電路模塊、晶間管導通角測量電路模塊、電流檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤及顯示模塊、電源模塊、電動機起動與停止遠程控制電路模塊、旁路輸出電路模塊。電源模塊連接三相電源，鍵盤模塊、顯示模塊和MPU模塊進一步連接電源模塊，電源模塊同時還為軟啟動器各種芯片提供5v、12v直流電源；電流檢測模塊連接三相電源，A/D轉(zhuǎn)換模塊進一步連接電流檢測模塊，數(shù)字轉(zhuǎn)換后的電流信號送入MPU模塊；MPU模塊輸出下一周期晶閘管導通角信號至驅(qū)動和調(diào)壓電路，導通角測量電路進一步連接調(diào)壓電路，本周期的晶閘管導通角信號送至 MPU模塊；為準確控制晶閘管在一個電壓周期內(nèi)的導通角，需檢測出電壓的過零點，設計同步電路連接三相電路，MPU模塊進一步連接同步電路；MPU模塊連接JTAG仿真調(diào)試；遠程控制模塊和旁路輸出電路模塊連接MPU模塊。本發(fā)明的異步電動機軟啟動器是這樣工作的電動機和ATmegal28單片機上電后，對整個軟啟動程序進行初始化，包括I/O 口、計數(shù)器、終端控制字等，然后進行故障自檢，檢測三相電是否缺相、晶閘管是否完好以及三相電順序判斷。通過鍵盤選擇軟啟動的類型，即采用限流軟啟動還是斜坡電壓軟啟動，并設定軟啟動參數(shù)。如果選擇了限流軟啟動方式，電流互感器測量電動機電流，然后經(jīng)過TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送至單片機。單片機內(nèi)根據(jù)電流增量和電流變化率增量建立了模糊控制表，由送來的電流信號查表1，獲得下一周期的晶閘管觸發(fā)角；如果選擇了斜坡電壓軟啟動方式，由導通角測量電路獲得導通角增量和導通角變化率增量，送至單片機，查表1，獲得下一周期的晶間管觸發(fā)角。晶閘管導通角信號送至晶閘管驅(qū)動和調(diào)壓電路，從而控制了下一周期的發(fā)動機輸入電壓。此外，本發(fā)明還提供了遠程控制模塊，以實現(xiàn)啟動和停止信號的遠程控制。本發(fā)明還提供旁路輸出電路模塊，電動機軟啟動結(jié)束時，旁路輸出電路模塊的旁路接觸器閉合，使軟啟動器退出運行，從而減少晶閘管發(fā)熱損耗，延長晶閘管使用壽命。表1模糊控制表
權(quán)利要求
1.一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(zhuǎn)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(diào)試模塊、晶閘管導通角測量電路和晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路，所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路連接電動機和所述晶閘管導通角測量電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于用戶可通過所述鍵盤模塊向所述中央處理單元提供兩種啟動方式限流軟啟動和斜坡電壓軟啟動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于 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(zhuǎn)換模塊進行數(shù)字轉(zhuǎn)換；2)所述中央處理單元接收到所述A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的電流信號，根據(jù)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間管觸發(fā)角，并將其輸送至所述晶間管驅(qū)動調(diào)壓電路；3)所述晶間管驅(qū)動調(diào)壓電路根據(jù)所述晶間管觸發(fā)角控制輸出相應電壓給所述電動機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于所述步驟2)中，所述中央處理單元根據(jù)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(fā)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求2述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于 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(qū)動調(diào)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(jù)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(fā)角，并將其輸送至所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路；3)所述晶間管驅(qū)動調(diào)壓電路根據(jù)所述晶間管觸發(fā)角控制輸出相應電壓給所述電動機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于所述步驟2)中，所述中央處理單元根據(jù)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間管觸發(fā)角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于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(fā)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。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于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(jié)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斷開，使得所述三相電源經(jīng)過所述旁路輸出電路模塊直接給所述電動機供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器，其特征在于所述中央處理單元由ATmegal28單片機組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了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(zhuǎn)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(diào)試模塊、晶閘管導通角測量電路和晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路，所述晶閘管驅(qū)動調(diào)壓電路連接電動機。本發(fā)明的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器可以同時提供兩種啟動方式供用戶選擇，在這兩種啟動的方式下，采用模糊控制表進行晶閘管觸發(fā)角的運算。相對于傳統(tǒng)的晶閘管軟啟動器，本發(fā)明的一種基于模糊控制策略的異步電動機軟啟動器具有抗干擾能力強、控制速度快、魯棒性高且適應性強等優(yōu)點。
文檔編號H02P1/28GK102361424SQ20111032266
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者張金波, 鄧立華, 邵明寶 申請人:河海大學常州校區(qū)