低諧波軟啟動器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種低諧波軟啟動器，包括STM32微處理器、過零脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路、雙向可控硅和異步電動機(jī)，過零脈沖產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路均與STM32微處理器相連；過零脈沖產(chǎn)生電路與220V電網(wǎng)并聯(lián)，用于檢測220V電網(wǎng)電壓是否過零點(diǎn)，并在過零點(diǎn)處產(chǎn)生矩形脈沖信號；驅(qū)動電路與雙向可控硅相連，雙向可控硅與異步電動機(jī)串聯(lián)后，再與220V電網(wǎng)并聯(lián)；雙向可控硅用于根據(jù)STM32微處理器輸出的控制信號的導(dǎo)通周波數(shù)來驅(qū)動異步電動機(jī)。本實(shí)用新型通過STM32微處理器控制驅(qū)動電路來達(dá)到異步電動機(jī)輸出的啟動電流的減小，有效降低電流諧波對電壓電網(wǎng)的污染；該低諧波軟啟動器的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能確定啟動電流的過零觸發(fā)，防止一般軟啟動器產(chǎn)生的嚴(yán)重諧波污染的發(fā)生。
【專利說明】低諧波軟啟動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于低壓電氣領(lǐng)域，具體涉及一種低諧波軟啟動器。
【背景技術(shù)】
[0002]低諧波軟啟動器，是電力電子技術(shù)高速發(fā)展中的一種新型的產(chǎn)品。低諧波軟啟動器是指一種基于自動控制技術(shù)與電力電子技術(shù)結(jié)合的嵌入式集成控制系統(tǒng)，其控制原理采用晶間管斬波調(diào)壓技術(shù)，通過控制晶閘管導(dǎo)通周波數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)兩端電壓逐漸升高，減少電機(jī)起動沖擊電流，降低對電壓電網(wǎng)的污染，是傳統(tǒng)機(jī)械啟動器的換代產(chǎn)品。在異步電機(jī)起動的過程中，會導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生二次沖擊轉(zhuǎn)矩和沖擊電流，對電網(wǎng)和電力設(shè)備造成影響，因此傳統(tǒng)的起動方式很難滿足實(shí)際的需要。低諧波軟啟動器具有無沖擊電流、有軟停車功能、系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)、智能保護(hù)功能等特點(diǎn)，具有傳統(tǒng)啟動器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此目前異步電機(jī)起動裝置多釆用軟啟動器。
[0003]但是，目前現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)的軟啟動器基本都是通過控制導(dǎo)通角，來實(shí)現(xiàn)軟啟動，這對電網(wǎng)會產(chǎn)生很大的電流諧波污染。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、降低啟動電流、克服諧波污染的低諧波軟啟動器。
[0005]本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種低諧波軟啟動器，包括STM32微處理器、過零脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路、雙向可控硅和異步電動機(jī)，所述過零脈沖產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路均與STM32微處理器相連；過零脈沖產(chǎn)生電路與220V電網(wǎng)并聯(lián)，用于檢測220V電網(wǎng)電壓是否過零點(diǎn)，并在過零點(diǎn)處產(chǎn)生矩形脈沖信號；所述驅(qū)動電路與雙向可控硅相連，雙向可控硅與異步電動機(jī)串聯(lián)后，再與220V電網(wǎng)并聯(lián)；所述雙向可控硅用于根據(jù)STM32微處理器輸出的控制信號的導(dǎo)通周波數(shù)來驅(qū)動異步電動機(jī)。
[0007]本實(shí)用新型所述的低諧波軟啟動器采用了 STM32微處理器來控制雙向可控硅(晶閘管)的周波數(shù)的軟啟動方式，與硬啟動方式相比，減小了電機(jī)的啟動電流，；與控制晶閘管的導(dǎo)通角的軟啟動方式相比，大大降低了啟動時的電流諧波。本實(shí)用新型在控制晶閘管的周波數(shù)啟動時，致使前面的幾個電網(wǎng)交流電的半個周期能導(dǎo)通，隨后慢慢的全導(dǎo)通，這樣既能實(shí)現(xiàn)降低啟動電流的效果，又能有效的減少電流諧波對電網(wǎng)的污染，從而使該低諧波軟啟動器具有更廣的實(shí)用價值。
[0008]本實(shí)用新型所述的低諧波軟啟動器通過過零脈沖產(chǎn)生電路先把220V交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后采用兩相同步變壓器，由電源A、B兩相電壓經(jīng)過過零比較器得到三個同步的方波信號，再經(jīng)過合成，在每個周期內(nèi)得到六個同步過零的脈沖信號；之后過零脈沖產(chǎn)生電路把矩形脈沖信號發(fā)送至STM32微處理器，STM32微處理器對該信號的進(jìn)行處理。因此，STM32微處理器得到交流信號產(chǎn)生過零的脈沖序列，最后通過產(chǎn)生的脈沖序列的導(dǎo)通周波數(shù)輸入到驅(qū)動電路控制的雙向可控硅，達(dá)到對異步電機(jī)的軟控制。同時過零脈沖產(chǎn)生電路與220V電網(wǎng)并聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)高低壓隔離，能夠起到保護(hù)STM32微處理器的作用。因此，本實(shí)用新型不僅實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)進(jìn)行檢測，控制可控硅電壓過零時導(dǎo)通，完成電機(jī)低諧波啟動，而且使得該低諧波軟啟動器的電路結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，更加智能化保護(hù)控制設(shè)備，使用壽命更長。
[0009]優(yōu)選的，所述異步電動機(jī)為兩相交流異步電動機(jī)。
[0010]如此設(shè)置，為了使兩相交流異步電動機(jī)軟啟動器能夠讓微控制器更好的監(jiān)控，保持兩相交流電源的控制脈沖和可控硅陽極電壓的保持嚴(yán)格的相位關(guān)系，使測得結(jié)果更明顯。當(dāng)然，所述異步電動機(jī)還可以是根據(jù)實(shí)際情況的電機(jī)，比如三相異步電機(jī)。
[0011]優(yōu)選的，所述過零脈沖產(chǎn)生電路包括TLP181光耦芯片。
[0012]TLP181光耦芯片具有體積小、電氣隔離、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，用它組成三相電源的過零脈沖產(chǎn)生電路，又能保護(hù)微控制器，又可使電路顯得更簡單、緊湊、小型化。
[0013]優(yōu)選的，所述驅(qū)動電路通過芯片M0C3038驅(qū)動雙向可控硅。
[0014]芯片M0C3038包含一個砷化鎵紅外光二極管和一個單片硅探測器，能實(shí)現(xiàn)電壓零交叉光隔離雙向可控硅的功能，可與后面的雙向可控硅完美結(jié)合使用。
[0015]優(yōu)選的，STM32微處理器采用STM32F103RBT6芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0016]如此設(shè)置，可以使STM32微處理器具有精度高、低功耗、高性能等特性。
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型所述低諧波軟啟動器總結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為STM32微處理器的電路原理圖；
[0020]圖3為過零脈沖產(chǎn)生電路的電路原理圖；
[0021 ] 圖4為驅(qū)動電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種低諧波軟啟動器，包括STM32微處理器、過零脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路和異步電動機(jī)，其中，所述異步電動機(jī)為兩相異步電動機(jī)或其它一些機(jī)械設(shè)備。
[0023]所述過零脈沖產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路均與STM32微處理器相連；過零脈沖產(chǎn)生電路與220V電網(wǎng)并聯(lián)，用于檢測220V電網(wǎng)電壓是否過零點(diǎn)，并在過零點(diǎn)處產(chǎn)生矩形脈沖信號；所述驅(qū)動電路與雙向可控硅相連，雙向可控硅與異步電動機(jī)串聯(lián)后，再與220V電網(wǎng)并聯(lián)；所述雙向可控硅用于根據(jù)STM32微處理器輸出的控制信號的導(dǎo)通周波數(shù)來驅(qū)動異步電動機(jī)。
[0024]STM32微處理器的電路圖如圖2所示，STM32微處理器采用STM32F103RBT6芯片來實(shí)現(xiàn)，STM32微處理器的引腳28與驅(qū)動電路的電阻R4的一端相連，STM32微處理器的引腳29與過零脈沖產(chǎn)生電路的三極管Ql的集電極相連，STM32微處理器的引腳I與外圍電路的穩(wěn)壓電源VCC (3.3V)相連，STM32微處理器的引腳8接地。
[0025]過零脈沖產(chǎn)生電路(由電壓限幅單元、全波橋式整流單元和電壓過零檢測脈沖產(chǎn)生單元組合而成)的電路圖如圖3所示，過零脈沖產(chǎn)生電路主要包括TLP181光耦芯片、電阻R5、R6、R7、R8、R9，二極管 Dl、D2、D3、D4、D5、D6 和三極管 Ql，三極管 Ql 的集電極與 STM32微處理器的PD4腳相連，基極與TLP181光耦芯片的第4個引腳相連，該芯片的第三引腳與發(fā)射極相連直接接GND。二極管Dl、D3、D5、D6共同組成全波橋式整流單元，起到對交流電的整流的作用。
[0026]驅(qū)動電路的電路圖如圖4所示，驅(qū)動電路主要包括電容Cl、晶體管Q2、電阻Rl、R2、R3、R4和驅(qū)動雙向可控硅芯片M0C3038，電阻R3的一端與雙向可控硅BTA100-1200B的一端和電網(wǎng)電壓相連，另一端與電容Cl，與電容一塊起到限流穩(wěn)壓的作用。三極管的基極與限流電阻R4相連，而R4直接與STM32微處理器的PD3腳相連，集電極與M0C3083的第2個引腳相連，發(fā)射極直接接地。
[0027]本實(shí)用新型不僅局限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種【具體實(shí)施方式】實(shí)施本實(shí)用新型，因此，凡是采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種低諧波軟啟動器，其特征在于，包括STM32微處理器、過零脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路、雙向可控硅和異步電動機(jī)，所述過零脈沖產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路均與STM32微處理器相連；過零脈沖產(chǎn)生電路與220V電網(wǎng)并聯(lián)，用于檢測220V電網(wǎng)電壓是否過零點(diǎn)，并在過零點(diǎn)處產(chǎn)生矩形脈沖信號；所述驅(qū)動電路與雙向可控硅相連，雙向可控硅與異步電動機(jī)串聯(lián)后，再與220V電網(wǎng)并聯(lián)；所述雙向可控硅用于根據(jù)STM32微處理器輸出的控制信號的導(dǎo)通周波數(shù)來驅(qū)動異步電動機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低諧波軟啟動器，其特征在于，所述異步電動機(jī)為兩相交流異步電動機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低諧波軟啟動器，其特征在于，所述過零脈沖產(chǎn)生電路包括TLP181光耦芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低諧波軟啟動器，其特征在于，所述驅(qū)動電路通過芯片M0C3038驅(qū)動雙向可控硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低諧波軟啟動器，STM32微處理器采用STM32F103RBT6芯片來實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】H02P1/26GK203554334SQ201320696560
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】李常青, 孫旭鴻, 滕曉菲, 楊少杰, 鄭崇偉 申請人:溫州大學(xué)