專利名稱：交流電動機軟啟動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬電動機控制領(lǐng)域，尤其是一種交流電動機軟啟動器。
背景技術(shù)：
目前，交流電動機軟啟動器以體積小、重量輕、全固態(tài)、電子式、成本低等眾多優(yōu)勢 正在逐步替代傳統(tǒng)的電動機啟動設(shè)備，如星三角啟動設(shè)備、自藕變壓器啟動設(shè)備等，已經(jīng)廣 泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種領(lǐng)域。正是由于軟啟動器應(yīng)用的逐步擴大，人們對其可靠性、體 積、重量等指標提出了越來越高的要求。現(xiàn)有的交流電動機軟啟動器存在的主要問題是 (1)內(nèi)部的同步電路結(jié)構(gòu)復雜，同步電路中的同步信號均采用同步變壓器及進行采集，使用 同步變壓器既增大了軟啟動器的體積和重量，又大量消耗了銅和鐵等不可再生性資源，同 時對啟動時間、啟動電壓和啟動電流也不能精確控制；(2)內(nèi)部檢測電路通常需要實現(xiàn)相 序檢測、功率因數(shù)角檢測和斷相保護等功能，其電路結(jié)構(gòu)及接線復雜，增加了整機的體積和 重量，降低了整機的可靠性；(3)現(xiàn)有的軟啟動器通常不具備輕載節(jié)電功能，造成電能的浪 費，或者雖然具有一定節(jié)電效果，但是由于其線路復雜，通用性差，穩(wěn)定性差，使用效果并不 理想。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種電路結(jié)構(gòu)簡單、控制準確、
體積小、重量輕并且具有較好節(jié)電效果的交流電動機軟啟動器。 本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 —種交流電動機軟啟動器，由機殼及電氣部分構(gòu)成，在機殼上設(shè)置有與交流電源 相連接的電源接線端子和與電動機相連接的電動機接線端子，電氣部分由功率模塊和控 制電路組成，功率模塊由三對反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，控制電路由第一微處理器、第二微處理 器、管壓降信號檢測電路、脈沖生成電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊及電流檢測電路構(gòu) 成，功率模塊兩端分別與電源接線端子和電動機接線端子相連接，第一微處理器通過管壓 降信號檢測電路、脈沖生成電路與功率模塊相連接，第二微處理器分別通過I/O接口與電 流檢測電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊相連接，電流檢測模塊的另一端與功率模塊相連 接，第二微處理器通過USART接口與M0DBUS接口模塊相連接。第二微處理器還通過SPI接 口與機殼上安裝的顯示操作面板相連接。 而且，所述的管壓降信號檢測電路由同步信號生成模塊及三相管壓降信號檢測模 塊構(gòu)成，同步信號生成模塊由連接在一對反并聯(lián)的晶閘管兩端的吸收阻容、濾波電容、分壓 電阻、運算放大器、光電耦合器依次連接構(gòu)成；每相管壓降信號檢測模塊由限流電阻、光電 耦合器、三極管和濾波電容依次連接構(gòu)成，該限流電阻的一端及光電耦合器的一端分別接 在一對反并聯(lián)晶閘管的兩個陰極上。 而且，所述的顯示操作面板包括按鍵、數(shù)碼管及指示燈。 而且，所述的第二微處理器還通過USART方式與M0DBUS接口模塊相連接。[0009] 而且，所述的第一微處理器采用的是87C51芯片，所述的第二微處理器采用的是 ATMEGA16芯片。 本實用新型的優(yōu)點和積極效果是 1.本交流電動機軟啟動器電路簡單，其通過在每相主回路中安裝一對反并聯(lián)的晶 閘管并通過管壓降信號檢測電路及兩個微處理器實現(xiàn)同步檢測、相序檢測、斷相保護檢測、 功率因數(shù)角檢測和節(jié)電五種功能，能夠?qū)訒r間、啟動電壓和啟動電流進行精確控制，增 強了軟啟動器的整體功能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2.本交流電動機軟啟動器與傳統(tǒng)軟啟動器相比，省掉了笨重的同步變壓器，減小
了軟啟動器的體積和重量，減少了銅和鐵等不可再生性資源的使用，有利于環(huán)保。 3.本交流電動機軟啟動器使用第一微處理器能夠自動跟蹤負載變化，通過對電流
和功率因數(shù)的綜合計算，控制輸出電壓，降低勵磁電流，提高功率因數(shù)，實現(xiàn)節(jié)電功能，具有
節(jié)電運行穩(wěn)定可靠、節(jié)電效果明顯、通用性強的特點。 4.本實用新型的控制電路簡單、控制準確、體積小、重量輕并且節(jié)電效果明顯，可 廣泛應(yīng)用于交流電動機啟動控制領(lǐng)域。

圖1是本實用新型的外觀示意圖； 圖2是機殼內(nèi)的電氣部分方框圖； 圖3是功率模塊及管壓降信號檢測電路的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。 —種交流電動機軟啟動器，如圖1所示，由機殼1、機殼上安裝的顯示操作面板2及 機殼內(nèi)的電氣部分構(gòu)成，在機殼上設(shè)置有三個電源接線端子3和三個電動機接線端子7，三 個電源接線端子與交流電源相連接，三個電動機接線端子與電動機相連接，三個電源接線 端子及三個電動機接線端子的另一端分別與機殼內(nèi)的電氣部分相連接。顯示操作面板包括 8個按鍵6、4位8段數(shù)碼管5及7個狀態(tài)指示燈4，數(shù)碼管能夠顯示軟啟動器的各種狀態(tài)和 運行數(shù)據(jù)，7個狀態(tài)指示燈分別為控制電源指示燈、電流指示燈、軟啟指示燈、旁路指示燈、 通訊指示燈、運行指示燈和停車指示燈，8個按鍵分別為運行鍵、停車鍵、功能鍵、參數(shù)鍵、急 停/復位鍵、增加鍵、減少鍵和存儲鍵。 機殼內(nèi)的電氣部分，如圖2所示，由功率模塊、第一微處理器、第二微處理器、管 壓降信號檢測電路、脈沖生成電路、電流檢測電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊及M0DBUS 接口模塊構(gòu)成，在本實施例中，第一微處理器采用的是87C51芯片，第二微處理器采用的 是ATMEGA16芯片。功率模塊兩端分別與電源接線端子和電動機接線端子相連接，第一微 處理器通過I/O接口與管壓降信號檢測電路、脈沖生成電路相連接，管壓降信號檢測電路、 脈沖生成電路的另一端與功率模塊相連接，第一微處理器通過SPI接口與第二微處理器相 連接，第二微處理器分別通過I/O接口與電流檢測電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊相連 接，電流檢測模塊的另一端與功率模塊相連接，第二微處理器還通過USART方式與M0DBUS 接口模塊相連接，第二微處理器還通過SPI接口與機殼上安裝的顯示操作面板相連接。[0021] 電氣部分的功率模塊，如圖3所示，由三對反并聯(lián)的晶閘管(Gl和G2、G3和G4、G5 和G6)構(gòu)成，每只晶閘管接收從第一微處理器發(fā)送的脈沖信號，由脈沖信號控制其導通，在 電流過零點以后晶閘管關(guān)斷。第一微處理器根據(jù)管壓降信號檢測電路傳送來的檢測信號及 預先設(shè)置好的控制參數(shù)進行計算，決定每只晶閘管的觸發(fā)脈沖，從而決定晶閘管有規(guī)律的 導通和關(guān)斷，這樣交流電動機的電流和電壓就按照可控的方式連續(xù)變化，實現(xiàn)電動機的可 控啟動及節(jié)電運行。 如圖3所示，管壓降信號檢測電路由同步信號生成模塊及三相管壓降信號檢測模 塊構(gòu)成，Gl和G2、 G3和G4、 G5和G6為三對反并聯(lián)的晶閘管，R7、 C2， R14、 C9， R21、 C12為 吸收阻容，C3、 C8、 Cll為濾波電容，R3、 R37、 R38為接地電阻，用以獲得相電壓信號。同步 信號生成模塊由連接在一對反并聯(lián)的晶閘管兩端的吸收阻容(R7、 C2)、濾波電容C3、分壓 電阻R3、運算放大器LM358、光電耦合器0PT7依次連接構(gòu)成，交流電源的Ll相經(jīng)R3、 R2的 分壓，再經(jīng)LM358運算放大器的整形、隔離后，由A'點輸出作為同步信號。三相管壓降信 號檢測模塊完全相同，以Ll相管壓降信號檢測模塊為例，該模塊由限流電阻R8、光電耦合 器0PT1、三極管V1和濾波電容C4依次連接構(gòu)成，該限流電阻的一端及光電耦合器的一端分 別接在兩個晶閘管的兩個陰極上，在該模塊中，管壓降是取自反并聯(lián)的兩只晶閘管的陰極 Kl和K2，而這兩點也正好是控制部分觸發(fā)脈沖的陰極線，所以可以直接檢測，并經(jīng)R8限流 和0PT1的隔離，再經(jīng)VI和濾波電容C4由Al點輸出。該管壓降信號檢測電路主要完成同 步、相序、斷相、功率因數(shù)角、節(jié)電等信號的采集、調(diào)理和隔離，最后將其送入第一微處理器 中供其內(nèi)部的控制軟件使用。同步信號是發(fā)出觸發(fā)信號的參考和依據(jù)，它是嚴格和電網(wǎng)同 步的，同步信號檢測電路的穩(wěn)定工作直接決定著軟啟動器穩(wěn)定工作。管壓降信號檢測電路 主要完成五種功能1、采集同步信號，決定觸發(fā)脈沖的時刻；2、完成相序檢測，以實現(xiàn)相序 保護；3、完成電動機斷相保護功能；4、檢測功率因數(shù)角，計算功率因數(shù)；5、檢測晶閘管的管 壓降信號寬度，實現(xiàn)電動機的輕載節(jié)電功能。 控制電路中的脈沖生成電路主要完成觸發(fā)脈沖的整形、放大、隔離，觸發(fā)脈沖由第 一微處理器生成后，經(jīng)過整形電路整形，再由脈沖變壓器隔離和放大，最后送到功率部分的 晶閘管，實現(xiàn)最終控制。 控制電路中的電流檢測電路主要檢測電動機的實時工作電流，經(jīng)過調(diào)理和放大后 將其送入第二微處理器，該電流檢測電路主要用來完成啟動電流的控制、電動機的過載保 護、過流保護、欠流保護和電動機工作電流的實時顯示。 控制部分的核心為兩個微處理器，第一微處理器和第二微處理器之間通過SPI接 口進行通訊。其中第一微處理器采集電網(wǎng)的同步、相序、斷相、功率因數(shù)角、節(jié)電等信號，完 成觸發(fā)角度的計算和觸發(fā)脈沖的生成，其內(nèi)置的控制軟件根據(jù)參數(shù)的變化，應(yīng)用晶閘管相 移技術(shù)，使加到電動機上的電壓按某一規(guī)律慢慢達到全電壓；通過適當?shù)卦O(shè)置控制參數(shù)，可 以使電動機的轉(zhuǎn)矩和電流與負載要求得到較好的匹配；第一微處理器能夠自動跟蹤負載變 化，通過對電流和功率因數(shù)的綜合計算，控制輸出電壓，降低勵磁電流，提高功率因數(shù)，實現(xiàn) 節(jié)電功能。第二微處理器通過輸入接口模塊采集外部輸入控制信號和電流信號，外部輸入 控制信號主要包括啟動、停車、復位等；通過輸出接口模塊輸出控制信號實現(xiàn)保護功能，這 些輸出控制信號主要包括旁路信號、運行信號、故障信號、4-20mA模擬輸出等；第二微處理 器還完成與顯示操作面板的通訊以及通過MODBUS接口模塊和其他設(shè)備通訊，該MODBUS通訊接口主要用來實現(xiàn)軟啟動器和其他具有MODBUS通訊接口的設(shè)備或上位機進行通訊；該
顯示面板主要完成軟啟動器的各種控制參數(shù)的輸入和各種狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)的顯示。 需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實
用新型并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的
技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求一種交流電動機軟啟動器，由機殼及電氣部分構(gòu)成，在機殼上設(shè)置有與交流電源相連接的電源接線端子和與電動機相連接的電動機接線端子，其特征在于電氣部分由功率模塊和控制電路組成，功率模塊由三對反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，控制電路由第一微處理器、第二微處理器、管壓降信號檢測電路、脈沖生成電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊及電流檢測電路構(gòu)成，功率模塊兩端分別與電源接線端子和電動機接線端子相連接，第一微處理器通過管壓降信號檢測電路、脈沖生成電路與功率模塊相連接，第二微處理器分別通過I/O接口與電流檢測電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊相連接，電流檢測模塊的另一端與功率模塊相連接，第二微處理器通過USART接口與MODBUS接口模塊相連接，第二微處理器還通過SPI接口與機殼上安裝的顯示操作面板相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機軟啟動器，其特征在于所述的管壓降信號檢測 電路由同步信號生成模塊及三相管壓降信號檢測模塊構(gòu)成，同步信號生成模塊由連接在一 對反并聯(lián)的晶閘管兩端的吸收阻容、濾波電容、分壓電阻、運算放大器、光電耦合器依次連 接構(gòu)成；每相管壓降信號檢測模塊由限流電阻、光電耦合器、三極管和濾波電容依次連接構(gòu) 成，該限流電阻的一端及光電耦合器的一端分別接在一對反并聯(lián)晶閘管的兩個陰極上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機軟啟動器，其特征在于所述的顯示操作面板包 括按鍵、數(shù)碼管及指示燈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機軟啟動器，其特征在于所述的第二微處理器還 通過USART方式與M0DBUS接口模塊相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機軟啟動器，其特征在于所述的第一微處理器采 用的是87C51芯片，所述的第二微處理器采用的是ATMEGA16芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種交流電動機軟啟動器，由機殼及電氣部分構(gòu)成，其主要特點是電氣部分由功率模塊和控制電路組成，功率模塊由三對反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，控制電路由第一微處理器、第二微處理器、管壓降信號檢測電路、脈沖生成電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊及電流檢測電路構(gòu)成，功率模塊兩端分別與電源接線端子和電動機接線端子相連接，第一微處理器通過管壓降信號檢測電路、脈沖生成電路與功率模塊相連接，第二微處理器分別通過I/O接口與電流檢測電路、輸入接口模塊、輸出接口模塊相連接，電流檢測模塊的另一端與功率模塊相連接。本實用新型的控制電路簡單、控制準確、體積小、重量輕并且節(jié)電效果明顯，可廣泛應(yīng)用于交流電動機啟動控制領(lǐng)域。
文檔編號H02P1/28GK201479065SQ20092030740
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者吳世紅 申請人:天津天傳電子有限公司