專利名稱：一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電動機控制和單片微機應用技術領域，具體涉及一種防止異步電動機 軟起動震蕩的方法。
背景技術：
采用晶閘管移相調壓的異步電動機軟起動器具有體積小、重量輕、起動模式多、控 制靈活等優(yōu)點，是目前異步電動機軟起動首選的方案之一。但晶間管移相調壓產生的諧波 電壓電流，會影響異步電動機的起動運行性能，具體表現為，異步電動機的起動力矩減少并 產生脈動力矩，其脈動力矩會造成異步電動機轉速的波動，異步電動機轉速的波動又會造 成異步電動機功率因數角Φ的波動。目前采用的晶閘管移相調壓系統(tǒng)，控制的對象是相對于電源電壓過零點的移相角 α，而異步電動機起動過程中，轉速變化率較大時，電機的功率因數角Φ波動較大，造成晶 閘管移相調壓的有效移相角Y波動較大，進而造成異步電動機端電壓變化較大，電機產生 較明顯的震蕩。為了減少電機震蕩，目前軟起動采用的技術措施是，當電動機轉速開始快速 上升，起動電流明顯下降時，立即對異步電動機加全電壓，即避免了異步電動機端電壓的波 動，防止了異步電動機的震蕩。但該方法存在突加全壓時會產生較大的二次沖擊電流，對電 機和電網均不利。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的是一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，可以直接檢測到晶閘管有 效移相角Y，并通過動態(tài)調節(jié)晶閘管移相角α，達到防止異步電動機軟起動過程中產生震 蕩。本發(fā)明是這樣實現的一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，不用檢測異步電 動機軟起動運行中的功率因數角Φ，僅通過檢測雙向晶閘管兩端電壓，就可以判斷出晶閘 管的有效移相角Y，根據晶閘管的有效移相角Y，動態(tài)調節(jié)晶閘管移相角α，達到保持晶 閘管有效移相角Y的穩(wěn)定，減少或消除異步電動機軟起動過程中的震蕩現象。并聯(lián)在雙向晶閘管兩端的電阻和光電耦合器可以檢測出晶閘管導通和關斷區(qū)間， 而關斷區(qū)間對應的電角度就是晶閘管的有效移相角Y。光電耦合器檢測出的晶閘管有效移相角Y送到DSP或單片機中，根據檢測出的晶 閘管有效移相角Y與設定晶閘管有效移相角的偏差，采用閉環(huán)控制策略動態(tài)晶閘管移相 角α，進而保持晶閘管有效移相角Υ穩(wěn)定，達到保持異步電動機運行穩(wěn)定的目的。所述雙向晶閘管還可以采用兩個單向晶閘管的反向并聯(lián)構成。本發(fā)明一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，通過檢測雙向晶閘管兩端的電 壓，可以判斷出晶閘管的有效移相角Y，進而動態(tài)調節(jié)晶閘管移相角α，保持晶閘管的有 效移相角Y穩(wěn)定，達到減少或消除異步電動機起動過程中震蕩的目的，異步電動機調壓節(jié) 能運行中也可以確保異步電動機的穩(wěn)定運行。
采用本發(fā)明方法，不會對電機產生二次沖擊電流，因此更符合異步電動機軟起動 的要求，還可以實現異步電動機輕載調壓節(jié)能的功能。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明 圖1是本發(fā)明三相主電路原理框圖2是本發(fā)明單相主電路檢測晶閘管通斷區(qū)間原理圖； 圖3是本發(fā)明檢測晶閘管有效移相角Y波形圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種能直接檢測晶閘管有效移相角Y的方法，如圖1所示，三相主電 路A、B、C每相均由一個電阻和一對光電耦合器串聯(lián)后并聯(lián)在雙向晶閘管，也可以用兩個單 向晶閘管反并聯(lián)構成的。以A相為例，雙向晶閘管或兩個單向晶閘管反并聯(lián)，其兩端為Al、 A2端，當雙向晶閘管導通時，光電耦合器原方發(fā)光二極管無電流通過，光電耦合器副方輸出 高電平，當雙向晶閘管截止時，光電耦合器中的一個發(fā)光二極管有電流通過，對應的光電耦 合器副方輸出低電平，光電耦合器副方輸出低電平的寬度，即對應晶閘管有效移相角Y，如 圖2所示。將檢測的晶閘管有效移相角Y送入DSP，與異步電動機軟起動過程中的給定晶閘 管有效移相角Y比較，經PI調節(jié)后作為軟啟動器的實際控制移相角α去控制晶閘管軟起 動器的輸出電壓。由于給定晶閘管有效移相角Y是穩(wěn)定的，而異步電動機起動過程中功率 因數角Φ是波動的，故軟啟動器的實際控制移相角α是動態(tài)調節(jié)的，從而達到穩(wěn)定晶閘管 軟起動器輸出電壓的目的，減少或消除了異步電動機起動過程的震蕩現象。該方法擴展到異步電動機輕載調壓節(jié)能控制器中使用，由于異步電動機輕載調壓 節(jié)能控制器在異步電動機輕載時工作在晶間管非全導通工況，電機負載的變化會造成電機 功率因數角Φ的波動，采用目前的晶閘管移相控制方法，可能會造成電動機的震蕩。而采 用本發(fā)明提供的新方法，可以穩(wěn)定晶閘管控制器輸出電壓，減少或消除異步電動機輕載調 壓節(jié)能運行中的震蕩現象。實施例
本發(fā)明應用于一套50KW異步電動機軟起動器，主電路如圖1所示。主電路由三相反并 聯(lián)晶閘管構成，每相反并聯(lián)晶閘管兩端并聯(lián)有一個電阻和兩個光電耦合器串聯(lián)構成的檢測 電路，該檢測電路可以檢測每相晶閘管的通斷狀態(tài)。檢測電路的具體參數如下圖2所示串 聯(lián)第一電阻Rl=IOOK Ω/2W，異步電動機起動過程中最小功率因數角Φ =30度，因此流經第 一電阻Rl的最小電流為(380V*sin30° )/100 K Ω =1. 9mA，流經第一電阻Rl的最大電流為 380V/100 K Ω =3. 8mA，第一電阻Rl承受的最大功率P=380V*3. 8mA= 1. 44W，選取的電阻可以 滿足檢測電流的需求。光電耦合器Gl、G2采用PC817，其電流傳輸比最小為0. 5，故輸出取 樣第二電阻 R2= R3=5V/0. 9mA=5. 5ΚΩ，實取第二 R2= R3=5. 6 ΚΩ。圖 2 中 Uscl 和 Usc2 輸 出的是方波電壓信號，如圖3所示，該方波信號經過濾波整形，消除干擾脈沖的影響后，送 給數字信號處理器DSP的捕獲口，DSP將濾波整形的輸出電壓化(1、Usc2的高電平寬度轉 換為數字量的晶閘管有效移相角Y。根據不同的軟起動模式，如電壓斜坡、電流斜坡、定電流等，計算出晶閘管有效移相角給定值Y，對晶閘管有效移相角給定值Yg和晶閘管有 效移相角實測值Y之差進行PI調節(jié)，其輸出作為晶閘管軟起動器的實際控制移相角α，獲 得的輸出電壓不會隨電機功率因數角Φ的波動而波動，可以減少或消除異步電動機起動 過程中的震蕩。
權利要求
1.一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，其特征在于不用檢測異步電動機軟起動 運行中的功率因數角φ，僅通過檢測雙向晶閘管兩端電壓，就可以判斷出晶閘管的有效移 相角Y，根據晶閘管的有效移相角Y，動態(tài)調節(jié)晶閘管移相角α，達到保持晶閘管有效移 相角Y的穩(wěn)定，減少或消除異步電動機軟起動過程中的震蕩現象。
2.根據權利要求1所述一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，其特征在于并聯(lián)在 雙向晶閘管兩端的電阻和光電耦合器可以檢測出晶閘管導通和關斷區(qū)間，而關斷區(qū)間對應 的電角度就是晶閘管的有效移相角Y。
3.根據權利要求1所述一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，其特征在于光電耦 合器檢測出的晶閘管有效移相角Y送到DSP或單片機中，根據檢測出的晶閘管有效移相角 Y與設定晶閘管有效移相角的偏差，采用閉環(huán)控制策略動態(tài)晶閘管移相角α，進而保持晶 閘管有效移相角Y穩(wěn)定，達到保持異步電動機運行穩(wěn)定的目的。
4.根據權利要求1所述一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，其特征在于雙向晶 閘管還可以采用兩個單向晶閘管的反向并聯(lián)構成。
全文摘要
一種防止異步電動機軟起動震蕩的方法，不用檢測異步電動機軟起動運行中的功率因數角Φ，僅通過檢測雙向晶閘管兩端電壓，就可以判斷出晶閘管的有效移相角γ，根據晶閘管的有效移相角γ，動態(tài)調節(jié)晶閘管移相角α，達到保持晶閘管有效移相角γ的穩(wěn)定，減少或消除異步電動機軟起動過程中的震蕩現象。本發(fā)明提供的方法，不會對電機產生二次沖擊電流，因此更符合異步電動機軟起動的要求，還可以實現異步電動機輕載調壓節(jié)能的功能。
文檔編號H02P1/28GK102111096SQ20111004728
公開日2011年6月29日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者曾昭國, 楊青, 蘇洪昌, 鄧衍貴, 黃聲華 申請人:宜昌清江電氣有限公司