專利名稱：三相斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器。
背景技術(shù)：
目前，普通軟起動(dòng)器主要采用三相晶閘管降壓?jiǎn)?dòng)，它在電路結(jié)構(gòu)上采用每相串接反并聯(lián)的兩只晶閘管或雙向晶閘管，通過(guò)改變每相電壓的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)。該方法存在兩個(gè)重要缺點(diǎn)。其一，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于起動(dòng)電壓的平方，當(dāng)電壓降低時(shí)，轉(zhuǎn)矩以起動(dòng)電壓降低的平方倍數(shù)降低；其二，電流斷續(xù)，因?yàn)榫чl管屬于半控型器件，只有當(dāng)它的正向?qū)娏飨陆档搅銜r(shí)才能關(guān)斷，所以用晶閘管降壓軟起動(dòng)，電流必然斷續(xù)，存在較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。變頻器也有被用作軟起動(dòng)器的，雖然效果較好，但變頻器在技術(shù)上屬于交-直-交 結(jié)構(gòu)。它首先將三相工頻電源進(jìn)行三相橋式不可控整流，然后對(duì)整流輸出直流電壓進(jìn)行濾波，最后采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)輸出電壓頻率都可調(diào)的可控交流電壓。變頻器結(jié)構(gòu)、技術(shù)復(fù)雜，成本較高，不易于在交流電機(jī)軟起動(dòng)領(lǐng)域普及推廣。目前還存在著一種離散變頻調(diào)壓軟起動(dòng)技術(shù)，它利用晶閘管的半控特性，對(duì)三相工頻交流電源，有選擇的導(dǎo)通，從而形成50/nHz的電壓(n=l，2，3...)波形。這種技術(shù)有三個(gè)重要缺點(diǎn)，第一，離散變頻軟起動(dòng)器只能提供50Hz、25Hz、16. 7Hz/3、12. 5Hz等離散頻率點(diǎn)的電壓，屬于分級(jí)離散變頻軟起動(dòng)，每?jī)杉?jí)之間的切換依然存在沖擊電流較大的情況，第二，離散變頻軟起動(dòng)所提供電源諧波含量大，三相電壓不平衡，實(shí)際上難以用于軟起動(dòng)，第三，離散變頻軟起動(dòng)也存在著電流斷續(xù)的缺點(diǎn)。綜上所述，目前軟起動(dòng)技術(shù)普遍采用半控型器件晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)降壓軟起動(dòng)，存在著電流斷續(xù)、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩分量較大、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種交流電機(jī)起動(dòng)電流連續(xù),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量也大大減小，起動(dòng)也更加平穩(wěn)的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特殊之處在于包括三相交流電源、單片機(jī)、A相交流斬波調(diào)壓電路、B相交流斬波調(diào)壓電路、C相交流斬波調(diào)壓電路、三相不可控整流橋、三相交流異步電動(dòng)機(jī)，三相交流電源的第一路經(jīng)A相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的B相連接，第三路經(jīng)C相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的C相連接；單片機(jī)的輸出分三路連接，第一路同時(shí)與A相交流斬波調(diào)壓電路、B相交流斬波調(diào)壓電路、C相交流斬波調(diào)壓電路連接，第二路與三相不可控整流橋直流側(cè)接的絕緣柵極雙極性晶體管連接，第三路與設(shè)置在A相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)之間的電流互感器連接；三相不可控整流橋分三路分別連接在A相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的A相之間、B相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的B相之間、三相交流電源與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的的C相之間。上述的單片機(jī)的輸出與設(shè)置在A相交流斬波調(diào)壓電路3與三相交流異步電動(dòng)機(jī)之間的電流互感器連接。上述的A相交流斬波調(diào)壓電路由絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2反并聯(lián)構(gòu)成。上述的B相交流斬波調(diào)壓電路由絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4反并聯(lián)構(gòu)成。上述的C相交流斬波調(diào)壓電路由絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、絕緣柵雙極性晶體管IGBT6反并聯(lián)構(gòu)成。上述的絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、絕緣柵雙極性晶 體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4、絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、絕緣柵雙極性晶體管IGBT6的觸發(fā)脈沖相同。上述的三相不可控整流橋包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6，二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構(gòu)成第一級(jí)二極管，二極管D3和二極管D4串聯(lián)構(gòu)成第二級(jí)二極管，二極管D5和二極管D6串聯(lián)構(gòu)成第三級(jí)二極管，三級(jí)二極管并聯(lián)構(gòu)成三相不可控整流橋。上述的A相交流斬波調(diào)壓電路上連接有并聯(lián)保護(hù)電路。上述的B相交流斬波調(diào)壓電路上連接有并聯(lián)保護(hù)電路。上述的C相交流斬波調(diào)壓電路上連接有并聯(lián)保護(hù)電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用全控型器件絕緣柵極雙極性晶體管(IGBT)來(lái)實(shí)現(xiàn)交流斬波調(diào)壓技術(shù)。因?yàn)镮GBT的觸發(fā)脈沖周期遠(yuǎn)小于工頻周期，交流電機(jī)起動(dòng)電流雖然仍有較小的脈動(dòng)，但是可以連續(xù)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量也大大減小，起動(dòng)也更加平穩(wěn)。


圖I為本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參見圖1，本發(fā)明包括三相交流電源I、單片機(jī)2、A相交流斬波調(diào)壓電路3、B相交流斬波調(diào)壓電路4、C相交流斬波調(diào)壓電路5、三相不可控整流橋6、三相交流異步電動(dòng)機(jī)10，三相交流電源I的第一路經(jīng)A相交流斬波調(diào)壓電路3與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調(diào)壓電路4與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的B相連接，第三路經(jīng)C相交流斬波調(diào)壓電路5與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的C相連接；單片機(jī)2的輸出分三路連接，第一路同時(shí)與A相交流斬波調(diào)壓電路3、B相交流斬波調(diào)壓電路4、C相交流斬波調(diào)壓電路5連接，第二路與三相不可控整流橋5直流側(cè)接的絕緣柵極雙極性晶體管6連接，第三路與設(shè)置在A相交流斬波調(diào)壓電路3與三相交流異步電動(dòng)機(jī)9之間的電流互感器8連接；三相不可控整流橋6分三路分別連接在A相交流斬波調(diào)壓電路3與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的A相之間、B相交 流斬波調(diào)壓電路4與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的B相之間、C相交流斬波調(diào)壓電路5與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的的C相之間。上述的單片機(jī)2的輸出與設(shè)置在A相交流斬波調(diào)壓電路3與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10之間的電流互感器9連接。上述的A相交流斬波調(diào)壓電路3由絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2反并聯(lián)構(gòu)成。上述的B相交流斬波調(diào)壓電路4由絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4反并聯(lián)構(gòu)成。上述的C相交流斬波調(diào)壓電路5由絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、絕緣柵雙極性晶體管IGBT6反并聯(lián)構(gòu)成。上述的絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4、絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、絕緣柵雙極性晶體管IGBT6的觸發(fā)脈沖相同。上述的三相不可控整流橋6包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6，二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構(gòu)成第一級(jí)二極管，二極管D3和二極管D4串聯(lián)構(gòu)成第二級(jí)二極管，二極管D5和二極管D6串聯(lián)構(gòu)成第三級(jí)二極管，三級(jí)二極管并聯(lián)構(gòu)成三相不可控整流橋6。上述的A相交流斬波調(diào)壓電路3上連接有并聯(lián)保護(hù)電路8。上述的B相交流斬波調(diào)壓電路4上連接有并聯(lián)保護(hù)電路8。上述的C相交流斬波調(diào)壓電路5上連接有并聯(lián)保護(hù)電路8。在主電路結(jié)構(gòu)上，采用六只絕緣柵極雙極性晶體管，每?jī)芍环床⒙?lián)連接，構(gòu)成三組A相交流斬波調(diào)壓電路3、B相交流斬波調(diào)壓電路4、C相交流斬波調(diào)壓電路5，分別串接在三相交流電源I與三相交流異步電動(dòng)機(jī)10的A相、B相、C相定子繞組之間。另用六只二極管，構(gòu)成三相橋式不可控整流橋6，將三相不可控整流橋的交流側(cè)連接在交流調(diào)壓電路和三相交流異步電動(dòng)機(jī)定子繞組之間，三相不可控整流橋的直流側(cè)接一個(gè)絕緣柵極雙極性晶體管7。為了保護(hù)絕緣柵極雙極性晶體管，每個(gè)絕緣柵極雙極性晶體管都并聯(lián)有RC串聯(lián)保護(hù)電路。為了檢測(cè)并控制起動(dòng)電流，在三相交流異步電動(dòng)機(jī)側(cè)的A相電源線上設(shè)置一個(gè)電流互感器9，電流互感器檢測(cè)的電流信號(hào)送入單片機(jī)2。在主電路控制上，單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的控制脈沖有兩路，一路脈沖觸發(fā)A相交流斬波調(diào)壓電路3、B相交流斬波調(diào)壓電路4、C相交流斬波調(diào)壓電路5三組組交流斬波調(diào)壓裝置，另一路脈沖觸發(fā)三相不可控整流橋直流側(cè)的絕緣柵極雙極性晶體管7，兩路脈沖正負(fù)完全相反，脈沖頻率為ΙΚΗζ。這樣，在A相交流斬波調(diào)壓電路3、B相交流斬波調(diào)壓電路4、C相交流斬波調(diào)壓電路5觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)刻，絕緣柵極雙極性晶體管7關(guān)斷，三相交流電源I給三相交流異步電動(dòng)機(jī)供電，在A相交流斬波調(diào)壓電路3、B相交流斬波調(diào)壓電路4、C相交流斬波調(diào)壓電路5關(guān)斷時(shí)，絕緣柵極雙極性晶體管7觸發(fā)導(dǎo)通，三相交流異步電動(dòng)機(jī)定子電流通過(guò)三相不可控整流橋6續(xù)流。在控制算法上，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)控制或軟停車控制。具體有兩種控制方式。其一，按預(yù)設(shè)曲線完成斜坡電壓?jiǎn)?dòng)。也就是一種開環(huán)控制方式，這種情況可不設(shè)置電流互感器9，根據(jù)事先計(jì)算的最小電壓Umin和起動(dòng)時(shí)間，線性調(diào)節(jié)斬波調(diào)制脈沖的占空比α，直到α為100%，輸出電壓為三相交流電壓的全額電壓。此時(shí)，可通過(guò)另設(shè)的旁路三相交流接觸器，將三相交流異步電動(dòng)機(jī)切換到三相交流電源上。完成三相交流異步電動(dòng)機(jī)的斜坡電壓軟起動(dòng)。其二，恒流軟起動(dòng)。在單片機(jī)里預(yù)設(shè)最大允許起動(dòng)電流Imax，通過(guò)電流互感器9檢測(cè)當(dāng)前實(shí)際電流I，在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一個(gè)帶限幅輸出的數(shù)字PID控制器，PID控制器的輸入為最大允許起動(dòng)電流Imax與實(shí)際電流I的偏差，PID控制器的輸出為斬波調(diào)制脈沖的占空比a，PID控制器的輸出上限為100%，下限為0%。
權(quán)利要求
1.一種三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于包括三相交流電源(I)、單片機(jī)(2)、A相交流斬波調(diào)壓電路(3 )、B相交流斬波調(diào)壓電路(4 )、C相交流斬波調(diào)壓電路(5 )、三相不可控整流橋(6)、三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)，三相交流電源(I)的第一路經(jīng)A相交流斬波調(diào)壓電路(3)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調(diào)壓電路(4)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)的B相連接，第三路經(jīng)C相交流斬波調(diào)壓電路(5)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)的C相連接；單片機(jī)(2)的輸出分三路連接，第一路同時(shí)與A相交流斬波調(diào)壓電路(3)、B相交流斬波調(diào)壓電路(4)、C相交流斬波調(diào)壓電路(5)連接，第二路與三相不可控整流橋(5)直流側(cè)接的絕緣柵極雙極性晶體管(6)連接，第三路與設(shè)置在A相交流斬波調(diào)壓電路(3)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(9)之間的電流互感器(8)連接；三相不可控整流橋(6)分三路分別連接在A相交流斬波調(diào)壓電路(3)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)的A相之間、B相交流斬波調(diào)壓電路(4)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)的B相之間、三相交流電源(I)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)的的C相之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的單片機(jī)(2)的輸出與設(shè)置在A相交流斬波調(diào)壓電路(3)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)(10)之間的電流互感器(9)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的A相交流斬波調(diào)壓電路(3)由絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2反并聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的B相交流斬波調(diào)壓電路(4)由絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4反并聯(lián)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的C相交流斬波調(diào)壓電路(5)由絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、絕緣柵雙極性晶體管IGBT6反并聯(lián)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的絕緣柵雙極性晶體管IGBTI、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4、絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、絕緣柵雙極性晶體管IGBT6的觸發(fā)脈沖相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的三相不可控整流橋(6)包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6，二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構(gòu)成第一級(jí)二極管，二極管D3和二極管D4串聯(lián)構(gòu)成第二級(jí)二極管，二極管D5和二極管D6串聯(lián)構(gòu)成第三級(jí)二極管，三級(jí)二極管并聯(lián)構(gòu)成三相不可控整流橋(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的A相交流斬波調(diào)壓電路(3)上連接有并聯(lián)保護(hù)電路(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的B相交流斬波調(diào)壓電路(4)上連接有并聯(lián)保護(hù)電路(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器，其特征在于所述的C相交流斬波調(diào)壓電路(5)上連接有并聯(lián)保護(hù)電路(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三相交流斬波調(diào)壓軟起動(dòng)器。本發(fā)明的三相交流電源的第一路經(jīng)A相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的B相連接，第三路經(jīng)C相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的C相連接；單片機(jī)的輸出第一路同時(shí)與A、B、C相交流斬波調(diào)壓電路連接，第二路與三相不可控整流橋直流側(cè)接的絕緣柵極雙極性晶體管連接；三相不可控整流橋分別連接在A相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的A相之間、B相交流斬波調(diào)壓電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的B相之間、三相交流電源與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的的C相之間。本發(fā)明可以連續(xù)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量也大大減小，起動(dòng)也更加平穩(wěn)。
文檔編號(hào)H02P1/28GK102916626SQ20121043768
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者謝仕宏, 孟彥京, 李林濤, 陳景文 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)