一種異步電動機軟起動器的數字控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異步電動機軟起動器，尤其是涉及一種異步電動機軟起動器的數字控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著電機電壓和容量的增加，直接起動引起的大電流對電機和電網造成沖擊也越來越大，嚴重影響電機使用壽命，并給電網帶來較大危害。晶閘管軟起動技術應運而生，并取得長足發(fā)展。通過晶閘管相控調壓技術，可實現電動機電壓平滑上升，從而減小起動過程中電流沖擊，實現電機軟起動。電機軟起動過程，控制系統(tǒng)需要實時準確計算觸發(fā)脈沖的相控角和脈沖寬度，并輸出穩(wěn)定的觸發(fā)脈沖，才能保證晶閘管相控調壓的可靠性。現有的異步電動機軟起動器存在以下缺陷:
[0003]I)利用主控芯片軟件生成觸發(fā)脈沖，需占用多個捕獲中斷和定時器中斷，頻繁進出中斷，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，影響主程序算法的運行。
[0004]2)市場上不少軟起動器為8段數碼管顯示，當需要設置較多參數時，操作繁瑣，容易出錯，也不利于讀取系統(tǒng)運行狀態(tài)信息。中低壓異步電機軟起動器常采用光耦或脈沖變壓器作為晶閘管驅動，高壓軟起動器則需要采用光電隔離的光纖觸發(fā)方式，光耦驅動需要寬觸發(fā)脈沖，脈沖變壓器驅動則需要高頻脈沖列作為觸發(fā)脈沖，以防止變壓器飽和，光纖觸發(fā)可使用雙窄脈沖觸發(fā)脈沖，以降低對驅動電路的功率要求。
[0005]3)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設計方案，需要根據的驅動方式，來設計不同的硬件電路和軟件，
通用性差。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種異步電動機軟起動器的數字控制系統(tǒng)，將DSP和CPLD相結合，提高系統(tǒng)運行效率和控制精度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、抗干擾能力和保密性，具有較強的通用性和可操作性。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0008]一種異步電動機軟起動器的數字控制系統(tǒng)包括:
[0009]同步信號檢測電路，設于三相電源上，采集三相電源的電壓電流；
[0010]晶閘管控制模塊，分別連接三相電源和電動機，根據晶閘管觸發(fā)脈沖對電動機軟起動；
[0011 ] 接觸器，分別連接三相電源和電動機，接觸器閉合時，結束軟起動；
[0012]電動機信號檢測模塊，連接電動機，采集電動機的電壓電流并進行信號調理；
[0013]CPLD觸發(fā)脈沖生成電路，分別連接同步信號檢測電路和晶閘管控制模塊；
[0014]DSP主控電路，分別連接CPLD觸發(fā)脈沖生成電路、接觸器和電動機信號檢測模塊；
[0015]DSP主控電路根據輸入的控制參數和電動機的電壓電流生成觸發(fā)脈沖信息，CPLD觸發(fā)脈沖生成電路接收觸發(fā)脈沖信息和三相電源的電壓電流并生成晶閘管觸發(fā)脈沖，軟起動完成后，DSP主控電路輸出接觸器控制信號，使得接觸器閉合。
[0016]還包括按鍵輸入與液晶顯示電路，所述按鍵輸入與液晶顯示電路連接DSP主控電路，按鍵輸入與液晶顯示電路向DSP主控電路輸入控制參數，并接收DSP主控電路反饋信息實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。
[0017]還包括上位機，所述上位機連接DSP主控電路，上位機向DSP主控電路輸入控制參數，并接收DSP主控電路反饋信息實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。
[0018]所述上位機設有:
[0019]參數設置界面，用于進行串口設置、軟起動器基本參數設置、斜坡電壓軟起動參數設置和限流軟起動設置，并對設置參數進行保存；
[0020]運行狀態(tài)顯示界面，用于顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和故障類型，并提供操作按鈕；
[0021]實時波形顯示界面，用于實時顯示軟起動過程中三相電源的電壓電流波形和電動機的轉速轉矩波形。
[0022]還包括保護電路，所述保護電路分別連接DSP主控電路和晶閘管控制模塊，保護電路根據DSP主控電路給定的保護信號對晶閘管控制模塊進行保護動作。
[0023]所述晶閘管控制模塊包括三相反并聯晶閘管組和晶閘管驅動電路，三相反并聯晶閘管組分別連接三相電源、電動機和晶閘管驅動電路，晶閘管驅動電路連接CPLD觸發(fā)脈沖生成電路。
[0024]所述電動機信號檢測模塊包括電壓電流轉速傳感器和信號調理電路，電壓電流轉速傳感器分別連接電動機和信號調理電路，信號調理電路連接DSP主控電路。
[0025]所述DSP主控電路采用型號為TMS320F2812的DSP芯片。
[0026]所述CPLD觸發(fā)脈沖生成電路采用型號為EPM570T100C5的集成電路。
[0027]系統(tǒng)上電后，可通過按鍵輸入與液晶顯示電路設置軟起動系統(tǒng)控制參數，也可通過上位機程序設置控制參數。
[0028]配置完參數，系統(tǒng)進入故障自檢程序，若發(fā)生故障(如錯相等)，按鍵輸入與液晶顯示電路和上位機均顯示故障類型。保護電路進行保護動作。若無故障，單擊啟動按鈕，電機進入軟起動程序。
[0029]系統(tǒng)正常運行時，若發(fā)生非故障中斷(如更新觸發(fā)脈沖信息中斷等)，DSP主控電路運用相應程序和接口，檢測出電機電壓電流及電機轉速，計算出此時晶閘管觸發(fā)脈沖信息(相控角、脈沖寬度等)，并傳送給CPLD觸發(fā)脈沖生成電路，CPLD觸發(fā)脈沖生成電路生成相對應的觸發(fā)脈沖，再經晶閘管驅動電路驅動三相反并聯晶閘管組，利用相控調壓技術，實現三相異步電動機的軟起動。按鍵輸入與液晶顯示電路和上位機可顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和數據。
[0030]若發(fā)生故障中斷(過壓、過流等)，則進入故障處理程序，按鍵輸入與液晶顯示電路和上位機顯示故障類型，保護電路進行相應的保護動作。
[0031]軟起動完成后，DSP主控電路控制接觸器閉合，將三相反并聯晶閘管組短接，完成起動全過程。
[0032]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0033]I)將高性能處理器DSP(TMS320F2812)為主控芯片和CPLD (EPM570T100C5)相結合，充分發(fā)揮DSP高速高精度的優(yōu)勢和CPLD可定制性的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)運行效率和控制精度。DSP與CPLD采用串行數據接口，節(jié)約1資源。
[0034]2)選用高性能處理器DSP(TMS320F2812)為主控芯片外設豐富、運算準確，實時性高。運用內部ADC能精確檢測電壓電流轉速等信息，方便實現復雜主程序算法，能快速計算出觸發(fā)脈沖的相控角和脈寬。
[0035]3)基于CPLD平臺設計觸發(fā)脈沖生成電路，減輕主控芯片DSP負擔，避免了 DSP頻繁進中斷，使得主控芯片專注于主程序算法，加強系統(tǒng)模塊化設計，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抗干擾能力和保密性。
[0036]4)基于CPLD平臺設計觸發(fā)脈沖生成電路，可通過DSP給定選擇信號，控制CPLD輸出寬脈沖、雙窄脈沖、高頻脈沖列等三種不同的觸發(fā)脈沖。使得系統(tǒng)適用于光耦驅動電路(寬脈沖觸發(fā))、光纖驅動(雙窄脈沖觸發(fā))和脈沖變壓器驅動電路(高頻脈沖列觸發(fā))等各型常用晶閘管驅動電路，具有較強的通用性。
[0037]5)上位機上設計了基于VB的監(jiān)控軟件，為系統(tǒng)提供友好的人機交互界面，便于監(jiān)測軟起動器運行狀態(tài)，提高系統(tǒng)可操作性。
[0038]6)DSP和CPLD的可編程硬件平臺的運用，減小系統(tǒng)設計周期，提高可移植性。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)框圖；
[0040]圖2為本發(fā)明中DSP主控電路的主程序流程圖；
[0041]圖3為本發(fā)明中CPLD觸發(fā)脈沖生成電路的串行輸入接口圖；
[0042]圖4為本發(fā)明中CPLD觸發(fā)脈沖生成電路的頂層原理圖；
[0043]圖5為本發(fā)明中上位機的參數設置界面示意圖；
[0044]圖6為本發(fā)明中上位機的運行狀態(tài)顯示界面示意圖；
[0045]圖7為本發(fā)明中上位機的實時波形顯示界面示意圖。
[0046]圖中，1、DSP主控電路，2、CPLD觸發(fā)脈沖生成電路，3、同步信號檢測電路，4、晶閘管驅動電路，5、三相反并聯晶閘管組，6、接觸器，7、電壓電流轉速傳感器，8、保護電路，9、信號調理電路，10、按鍵輸入與液晶顯示電路，11、上位機，12、三相電源，M、電動機。
【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0048]如圖1所示，一種異步電動機軟起動器的數字控制系統(tǒng)包括:
[0049]同步信號檢測電路3，設于三相電源12上，采集三相電源12的電壓電流；
[0050]三相反并聯晶閘管組5，分別連接三相電源12和電動機M，對電動機M軟起動；
[0051]晶閘管驅動電路4，連接三相反并聯晶閘管組5，根據晶閘管觸發(fā)脈沖驅動三相反并聯晶閘管組5的開關，晶閘管驅動電路4和三相反并聯晶閘管組5構成晶閘管控制模塊；
[0052]接觸器6，分別連接三相電源12和電動機M，接觸器6閉合時，結束軟起動；
[0053]電壓電流轉速傳感器7，連接電動機M，采集電動機M的電壓電流；
[0054]信號調理電路9，連接電壓電流轉速傳感器7，對電動機M的電壓電流進行信號調理，電壓電流轉速傳感器7和信號調理電路9構成電動機信號檢測模塊；
[0055]CPLD觸發(fā)脈沖生成電路2，分別連接同步信號檢測電路3和晶閘管驅動電路4 ;
[0056]DSP主控電路1，分別連接CPLD觸發(fā)脈沖生成電路2、接觸器6和信號調理電路9，DSP主控電路I根據輸入的控制參數和電動機M的電壓電流生成觸發(fā)脈沖信息，CPLD觸發(fā)脈沖生成電路2接收觸發(fā)脈沖信息和三相電源12的電壓電流并生成晶閘管觸發(fā)脈沖，軟起動完成后，DSP主控電路I輸出接觸器控制信號，使得接觸器6閉合；
[0057]按鍵輸入與液晶顯示電路10，連接DSP主控電路1，按鍵輸入與液晶顯示電路10向DSP主控電路I輸入控制參數，并接收DSP主控電路I反饋信息實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)；
[0058]上位機11，連接DSP主控電路1，上位機11向DSP主控電路I輸入控制參數，并接收DSP主控電路I反饋信息實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)；
[0059]保護電路8，分別連接DSP主控電路I和晶閘管驅動電路4，保護電路8根據DSP主控電路I