一种异步电动机软起动器的数字控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种异步电动机软起动器的数字控制系统包括：同步信号检测电路，设于三相电源上；晶闸管控制模块，分别连接三相电源和电动机；接触器，分别连接三相电源和电动机；电动机信号检测模块，连接电动机；CPLD触发脉冲生成电路，分别连接同步信号检测电路和晶闸管控制模块；DSP主控电路，分别连接CPLD触发脉冲生成电路、接触器和电动机信号检测模块。与现有技术相比，本发明专利技术将DSP和CPLD相结合，提高系统运行效率和控制精度，提高系统稳定性、抗干扰能力和保密性，具有较强的通用性和可操作性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种异步电动机软起动器，尤其是涉及一种异步电动机软起动器的数字控制系统。
技术介绍
随着电机电压和容量的增加，直接起动引起的大电流对电机和电网造成冲击也越来越大，严重影响电机使用寿命，并给电网带来较大危害。晶闸管软起动技术应运而生，并取得长足发展。通过晶闸管相控调压技术，可实现电动机电压平滑上升，从而减小起动过程中电流冲击，实现电机软起动。电机软起动过程，控制系统需要实时准确计算触发脉冲的相控角和脉冲宽度，并输出稳定的触发脉冲，才能保证晶闸管相控调压的可靠性。现有的异步电动机软起动器存在以下缺陷:I)利用主控芯片软件生成触发脉冲，需占用多个捕获中断和定时器中断，频繁进出中断，降低系统稳定性，影响主程序算法的运行。2)市场上不少软起动器为8段数码管显示，当需要设置较多参数时，操作繁琐，容易出错，也不利于读取系统运行状态信息。中低压异步电机软起动器常采用光耦或脉冲变压器作为晶闸管驱动，高压软起动器则需要采用光电隔离的光纤触发方式，光耦驱动需要宽触发脉冲，脉冲变压器驱动则需要高频脉冲列作为触发脉冲，以防止变压器饱和，光纤触发可使用双窄脉冲触发脉冲，以降低对驱动电路的功率要求。3)传统控制系统设计方案，需要根据的驱动方式，来设计不同的硬件电路和软件，通用性差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种异步电动机软起动器的数字控制系统，将DSP和CPLD相结合，提高系统运行效率和控制精度，提高系统稳定性、抗干扰能力和保密性，具有较强的通用性和可操作性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种异步电动机软起动器的数字控制系统包括:同步信号检测电路，设于三相电源上，采集三相电源的电压电流；晶闸管控制模块，分别连接三相电源和电动机，根据晶闸管触发脉冲对电动机软起动； 接触器，分别连接三相电源和电动机，接触器闭合时，结束软起动；电动机信号检测模块，连接电动机，采集电动机的电压电流并进行信号调理；CPLD触发脉冲生成电路，分别连接同步信号检测电路和晶闸管控制模块；DSP主控电路，分别连接CPLD触发脉冲生成电路、接触器和电动机信号检测模块；DSP主控电路根据输入的控制参数和电动机的电压电流生成触发脉冲信息，CPLD触发脉冲生成电路接收触发脉冲信息和三相电源的电压电流并生成晶闸管触发脉冲，软起动完成后，DSP主控电路输出接触器控制信号，使得接触器闭合。还包括按键输入与液晶显示电路，所述按键输入与液晶显示电路连接DSP主控电路，按键输入与液晶显示电路向DSP主控电路输入控制参数，并接收DSP主控电路反馈信息实时显示系统运行状态。还包括上位机，所述上位机连接DSP主控电路，上位机向DSP主控电路输入控制参数，并接收DSP主控电路反馈信息实时显示系统运行状态。所述上位机设有:参数设置界面，用于进行串口设置、软起动器基本参数设置、斜坡电压软起动参数设置和限流软起动设置，并对设置参数进行保存；运行状态显示界面，用于显示系统运行状态和故障类型，并提供操作按钮；实时波形显示界面，用于实时显示软起动过程中三相电源的电压电流波形和电动机的转速转矩波形。还包括保护电路，所述保护电路分别连接DSP主控电路和晶闸管控制模块，保护电路根据DSP主控电路给定的保护信号对晶闸管控制模块进行保护动作。所述晶闸管控制模块包括三相反并联晶闸管组和晶闸管驱动电路，三相反并联晶闸管组分别连接三相电源、电动机和晶闸管驱动电路，晶闸管驱动电路连接CPLD触发脉冲生成电路。所述电动机信号检测模块包括电压电流转速传感器和信号调理电路，电压电流转速传感器分别连接电动机和信号调理电路，信号调理电路连接DSP主控电路。所述DSP主控电路采用型号为TMS320F2812的DSP芯片。所述CPLD触发脉冲生成电路采用型号为EPM570T100C5的集成电路。系统上电后，可通过按键输入与液晶显示电路设置软起动系统控制参数，也可通过上位机程序设置控制参数。配置完参数，系统进入故障自检程序，若发生故障(如错相等)，按键输入与液晶显示电路和上位机均显示故障类型。保护电路进行保护动作。若无故障，单击启动按钮，电机进入软起动程序。系统正常运行时，若发生非故障中断(如更新触发脉冲信息中断等)，DSP主控电路运用相应程序和接口，检测出电机电压电流及电机转速，计算出此时晶闸管触发脉冲信息(相控角、脉冲宽度等)，并传送给CPLD触发脉冲生成电路，CPLD触发脉冲生成电路生成相对应的触发脉冲，再经晶闸管驱动电路驱动三相反并联晶闸管组，利用相控调压技术，实现三相异步电动机的软起动。按键输入与液晶显示电路和上位机可显示系统运行状态和数据。若发生故障中断(过压、过流等)，则进入故障处理程序，按键输入与液晶显示电路和上位机显示故障类型，保护电路进行相应的保护动作。软起动完成后，DSP主控电路控制接触器闭合，将三相反并联晶闸管组短接，完成起动全过程。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:I)将高性能处理器DSP(TMS320F2812)为主控芯片和CPLD (EPM570T100C5)相结合，充分发挥DSP高速高精度的优势和CPLD可定制性的优势，提高系统运行效率和控制精度。DSP与CPLD采用串行数据接口，节约1资源。2)选用高性能处理器DSP(TMS320F2812)为主控芯片外设丰富、运算准确，实时性高。运用内部ADC能精确检测电压电流转速等信息，方便实现复杂主程序算法，能快速计算出触发脉冲的相控角和脉宽。3)基于CPLD平台设计触发脉冲生成电路，减轻主控芯片DSP负担，避免了 DSP频繁进中断，使得主控芯片专注于主程序算法，加强系统模块化设计，提高系统稳定性，抗干扰能力和保密性。4)基于CPLD平台设计触发脉冲生成电路，可通过DSP给定选择信号，控制CPLD输出宽脉冲、双窄脉冲、高频脉冲列等三种不同的触发脉冲。使得系统适用于光耦驱动电路(宽脉冲触发)、光纤驱动(双窄脉冲触发)和脉冲变压器驱动电路(高频脉冲列触发)等各型常用晶闸管驱动电路，具有较强的通用性。5)上位机上设计了基于VB的监控软件，为系统提供友好的人机交互界面，便于监测软起动器运行状态，提高系统可操作性。6)DSP和CPLD的可编程硬件平台的运用，减小系统设计周期，提高可移植性。【附图说明】图1为本专利技术系统框图；图2为本专利技术中DSP主控电路的主程序流程图；图3为本专利技术中CPLD触发脉冲生成电路的串行输入接口图；图4为本专利技术中CPLD触发脉冲生成电路的顶层原理图；图5为本专利技术中上位机的参数设置界面示意图；图6为本专利技术中上位机的运行状态显示界面示意图；图7为本专利技术中上位机的实时波形显示界面示意图。图中，1、DSP主控电路，2、CPLD触发脉冲生成电路，3、同步信号检测电路，4、晶闸管驱动电路，5、三相反并联晶闸管组，6、接触器，7、电压电流转速传感器，8、保护电路，9、信号调理电路，10、按键输入与液晶显示电路，11、上位机，12、三相电源，M、电动机。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种异步电动机软起动器的数字控制系统包括:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步电动机软起动器的数字控制系统，包括：同步信号检测电路(3)，设于三相电源(12)上，采集三相电源(12)的电压电流；晶闸管控制模块，分别连接三相电源(12)和电动机(M)，根据晶闸管触发脉冲对电动机(M)软起动；接触器(6)，分别连接三相电源(12)和电动机(M)，接触器(6)闭合时，结束软起动；电动机信号检测模块，连接电动机(M)，采集电动机(M)的电压电流并进行信号调理；其特征在于，还包括：CPLD触发脉冲生成电路(2)，分别连接同步信号检测电路(3)和晶闸管控制模块；DSP主控电路(1)，分别连接CPLD触发脉冲生成电路(2)、接触器(6)和电动机信号检测模块；DSP主控电路(1)根据输入的控制参数和电动机(M)的电压电流生成触发脉冲信息，CPLD触发脉冲生成电路(2)接收触发脉冲信息和三相电源(12)的电压电流并生成晶闸管触发脉冲，软起动完成后，DSP主控电路(1)输出接触器控制信号，使得接触器(6)闭合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缪月琴，徐周，朱文立，王晓丽，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31