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三相異頻電動機因結構簡單、維護容易等優(yōu)點，廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。但在電動機拖動的動態(tài)過程中，出現(xiàn)一系列問題：啟動時，電流過大；制動時，產(chǎn)生機械沖擊、引發(fā)放電電弧；負載減輕時，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、功率因數(shù)低等等。

隨著電力電子技術和計算機控制技術的快速發(fā)展，交流電動機的動態(tài)控制裝置開始逐步取代一些常規(guī)的動態(tài)控制方式。

筆者提出了一種采用三相電力晶閘管模塊為主電路，單片機為控制核心的智能型動態(tài)控制方法。

1          電動機動態(tài)控制原理

1.1電動機動態(tài)控制結構原理

電動機動態(tài)控制結構原理如圖1所示。

    利用三相電力晶閘管調(diào)壓原理。啟動時，觸發(fā)角最大，，然后逐漸減小觸發(fā)角，直到晶閘管完全導通，實現(xiàn)了軟起動。運行時，若I<I_N，增大觸發(fā)角，電動機線電壓下降，使電動機功率因數(shù)保持在最佳狀態(tài)。停機時，若為瞬態(tài)停機方式，則無觸發(fā)脈沖；若為軟停機方式，則控制晶閘管的觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)無弧、平穩(wěn)停機。

1.2        動態(tài)控制模式

1.2.1  軟起動模式

采用斜坡限流軟起動方式，如圖2所示。

    在電動機起動的初始階段（OA），晶閘管控制其輸出電壓的升高，使得電流依調(diào)定的速率升高，當電流達到設定的電流幅值I_m后，電流保持恒定，直到起動完畢。電流限幅值I_m一般取額定電流2倍，即I_m=2 I_N 。

1.2.2  軟停機和瞬態(tài)停機模式

采用斜坡軟停機方式，如圖3所示，原理同上。

    瞬態(tài)停機：電動機瞬時斷電，此后依靠慣性或制動裝置停機。比如：因故障、或要求準確定位的停機時，應采用此模式。

1.2.3  節(jié)能運行模式

當負載力矩（負載電流）減小時，自動調(diào)節(jié)晶閘管的輸出電壓，使電動機的功率因數(shù)保持在最佳狀態(tài)。

2          控制系統(tǒng)的硬件電路

控制系統(tǒng)的硬件電路由單片機、采樣電路、晶閘管模塊、顯示電路及保護電路等部分組成。

2.1  單片機電路（單片機、A/D、D/A、顯示電路）

單片機采用國內(nèi)流行的單片機89C52，顯示器接口采用8155芯片；選用0809作模數(shù)轉(zhuǎn)換，用8155內(nèi)部的定時器為A/D0809提供時鐘信號；另外，選用DAC0832作數(shù)摸轉(zhuǎn)換。

2.2        采樣電路

采樣電路如圖4所示。

    以電動機的電流為檢測對象。經(jīng)交流互感器采樣、橋式整流、π型濾波、隔離，信號送單片機的A/D轉(zhuǎn)換。單片機計算出晶閘管的導通角，并輸出觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖經(jīng)光電隔離、驅(qū)動放大、脈沖變壓器，產(chǎn)生晶閘管所需的觸發(fā)脈沖，控制晶閘管的導通。

2.3  晶閘管模塊

晶閘管模塊內(nèi)含晶閘管和移相控制電路，如圖5所示。

移相控制器具有同步電路和觸發(fā)電路的功能。同步電路實時檢測晶閘管模塊的入端電壓，為觸發(fā)電路提供電壓相角信息，保證觸發(fā)脈沖與電源同步，分時觸發(fā)六個晶閘管。從而實現(xiàn)了交流調(diào)壓。
2.4  保護電路

當主電路發(fā)生過流、過壓、欠壓以及斷相等故障時，單片機對采樣信號處理后，停止輸出觸發(fā)脈沖，斷電并報警。

同時，因經(jīng)常發(fā)生過流故障，為了提高過流保護的可靠性，在主電路中采用快速熔斷器。

3          軟件設計

系統(tǒng)軟件由主程序和軟起動、節(jié)能、軟停車，顯示及報警等子程序組成，如圖6所示

4          結束語
    以單片機89C52為控制核心，配以采樣、顯示、保護等硬件組成的電動機動態(tài)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了軟起動、軟停車、節(jié)能運行，減小了對傳動元件的沖擊，節(jié)省了電能，并設置了可靠的故障保護。該系統(tǒng)具有優(yōu)良的性能，適于在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛推廣。

參  考  文  獻

１  王曉明．電動機的單片機控制．北京航天航空大學出版社，200２.５

２  李發(fā)海，王巖. 電機與拖動基礎．北京：清華大學出版社，2000

３　王云亮．電力電子技術．電子工業(yè)出版社，2004．8