一种异步电机分级变频软起动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的一种异步电机分级变频软起动装置，其包括控制单元，分别以数据线与控制单元相连的同步电压检测单元、驱动电路、电流检测单元、速度检测单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路相连的晶闸管组、与晶闸管组相连的旁路控制单元。本实用新型专利技术与传统起动装置相比，由于将分级变频技术运用在异步电机分级变频软起动上，因此可以有效的减小电机的起动电流和增加电机的起动转矩，实现重载起动，并且具有启动和制动两种功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及分频变级及异步电机软起动技术，具体是一种异步电机分级变频软起动装置。
技术介绍
鼠笼异步电机有着结构简单、运行可靠、维护容易等优点，获得广泛的运用，起动过程研究特别是重载起动受到普遍重视。异步电机在直接起动时的电流可以达到额定电流的4～7倍，过大的起动电流对电机和电网都造成很大的冲击。传统的电机软起动器都是通过降低电机的定子端电压来减小起动电流，但是降压限流会大大降低电机的起动转矩，使电机的起动过程变长，带重载时还有可能起动失败。在电机带轻载和一些小容量的场合一般会使用传统的降压起动，鼠笼式的异步电机可以利用自耦变压器进行降压起动；对于正常运行时是三角形接法的电机可以利用星-三角起动，将电流减小为三角形起动的1/3；还可以在起动时在定子绕组上面串联电阻或电抗起动，利用串联电阻或电抗，达到分压的目的，减小起动电流。绕线式的异步电机的起动性能较好，但是价格昂贵。在绕线式异步电机的转子回路中串电阻，可以减小电机的起动电流，同时可以增加电机的起动转矩，在起动过程中需要逐级的切除电阻，操作较为复杂，且有转矩的冲击。异步电机被广泛的运用到工业生产的各个角落，在很多场合都需要异步电机的频繁起停，在异步电机直接起动时，会产生很大的起动电流，给电机和电网都造成很大的冲击，异步电机软起动器的研究就显得十分重要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：针对传统的异步电机软起动器一般都是通过降压起动来减小起动电流，由于电流的减小，起动转矩会减小得更厉害，常常会造成起动时间长，在重载的起动场合还会导致起动失败的问题，提供一种异步电机分级变频软起动装置，该装置可以将分级变频技术运用在软起动器上，在异步电机起动时可以有效的减小电机的起动电流和增加电机的起动转矩，并且具有启动和制动两种功能。本技术解决其技术问题采用的技术方案是：包括控制单元，分别以数据线与控制单元相连的同步电压检测单元、驱动电路、电流检测单元、速度检测单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路相连的晶闸管组、与晶闸管组相连的旁路控制单元。所述的同步电压检测单元，可以由以电信号依次相连的变压器、带通滤波器、LM339电压比较器、双路差动比较器组成。所述的驱动电路，可以由两个三极管和一个脉冲变压器组成，其中一个三极管与脉冲变压器的输入端相连，另一个三极管与脉冲变压器的输出端相连。所述的电流检测单元，可以由以电信号依次相连的电流传感器、三相全桥整流电路、LM339电压跟随器组成。所述的速度检测单元，可以由一个速度检测传感器组成。所述的控制单元，可以采用TMS320F28335DSP为主控制器。所述的旁路控制单元，可以由以电信号依次相连的光耦隔离器TLP521、达林顿陈列反向驱动器MC1413、继电器、接触器组成。所述的晶闸管组，可以由三对晶闸管组成，其反并联连接后与异步电机的三相定子串联连接。本技术与现有技术相比具有以下的主要的优点：1.将分级变频的技术运用到电机的软起动中。分级变频技术是在电机的起动过程中通过规律的选择电源的正半波或者负半波给电机的定子提供电压，将电压的频率等级从小到大的上升，且频率是按照基波整数倍进行分频，从而实现有级变压变频，可以在减小电机电流的情况下提高电机的起动转矩，实现重载起动。2.具有启动和制动两种功能。根据控制策略的电压实验波形如图5-图8所示，可以看出系统可以准确无误的对供电电压进行二分频、三分频、四分频、七分频。将每次分频分别给电机供电，得到的电流如图9-图12所示，可以看出电流的波形的频率和电压一致，电流的交替变化按照电压的频率进行变化。将各次分频按照7-4-3-2-1给电机供电，可以看出，电流的有效值明显的减小，在频率为3-2-1时，电流的幅值也明显变小，从图13所示结果表明：分级变频软起动可以明显的减小电机的起动的电流。附图说明图1为本技术的总体结构示意图。图2为本技术的同步信号检测电路图。图3为本技术的电流检测电路图。图4为本技术的旁路控制电路图。图5是二分频电压波形图。图6是三分频电压波形图。图7是四分频电压波形图。图8是七分频电压波形图。图9是二分频电流波形图。图10是三分频电流波形图。图11是四分频电流波形图。图12是七分频电流波形图。图13是分级变频软起动的三相电流波形。具体实施方式本技术提供了一种异步电机分级变频软起动装置，包括主回路、驱动回路和控制回路，其中：主回路由晶闸管组和旁路控制单元构成，通过控制晶闸管的导通和关断实现交交分级变频，当软起动完成后接通旁路控制单元，使异步电机在工频下工作；在控制回路和驱动回路中包括了同步电压检测、电流检测、晶闸管触发电路等。在异步电机起动时，该装置可以有效地减小异步电机的起动电流和增加异步电机的起动转矩，并且具有启动和制动两种功能。下面结合实施例及附图对本技术作进一步地详细说明。本技术提供了一种异步电机分级变频软起动装置，为了使其易于维护，具有可扩充性、可重构性及可操作性，可在其开发设计过程中采用单元化方法，具体结构如图1至图4所示，包括同步电压检测单元、驱动电路、电流检测单元、速度检测单元、控制单元、旁路控制单元、晶闸管组、异步电机，其中：同步电压检测单元的输出端，与控制单元相连；驱动电路的输入端，与控制单元相连；电流检测单元的输出端，与控制单元相连；速度检测单元的输出端，与控制单元相连；旁路控制单元连接于晶闸管组两端；速度检测单元的输入端，与异步电机相连；晶闸管组的输入端，与驱动电路相连。所述的同步电压检测单元，具体电路如图2所示：用于检测同步信号，将它送到TMS320F28335DSP的中断口中，记录每一次中断的时刻，作为输出触发脉冲的基准时间，使晶闸管在进行触发时都是以电源的同步信号为基准。该同步电压检测单元由220V/5V变压器、带通滤波器、电压比较器LM339以及双路差动比较器LM393组成，其中：220V/5V变压器的输出端与带通滤波器的输入端相连；带通滤波器的输出端与电压比较器LM339的输入端相连；电压比较器LM339的输出端与双路差动比较器LM393的输入端相连。该同步电压检测单元的工作过程是：同步信号是由220V/5V的变压器变换得到，然后将同步信号V-IN送入由LM324组成的二阶带通滤波器，消除干扰信号。将滤除干扰信号经过一个电压跟随器连接到电压比较器LM339的同相输入端进行过零比较，这样电压比较器LM393输出的就是矩形脉冲。所述的驱动电路，用于及时、有效可靠的触发晶闸管实现无级软起动。该驱动电路由两个三极管和一个脉冲变压器组成，其中：一个三极管与脉冲变压器的输入端相连；另一个三极管与脉冲变压器的输出端相连。该驱动电路的工作过程是：由TMS320F28335DSP的六个PWM口产生一组负的脉冲，使三极管导通，三极管导通后驱动脉冲变压器，脉冲变压器输出一定的功率脉冲信号到晶闸管的门极，当此时晶闸管两端的电压为正时，晶闸管就会导通。所述的电流检测单元，具体电路如图3所示，用于电机的过流保护和限流保护。该电流检测单元由电流传感器、电压跟随器LM324以及三相全桥整流电路组成，其中：电流传感器的输出端与三相全桥整流电路的输入端相连；三相全桥整流电路的输出端与电压跟随器LM3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步电机分级变频软起动装置，其特征是包括控制单元，分别以数据线与控制单元相连的同步电压检测单元、驱动电路、电流检测单元、速度检测单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路相连的晶闸管组、与晶闸管组相连的旁路控制单元。

【技术特征摘要】
1.一种异步电机分级变频软起动装置，其特征是包括控制单元，分别以数据线与控制单元相连的同步电压检测单元、驱动电路、电流检测单元、速度检测单元，以及与速度检测单元相连的异步电机、与驱动电路相连的晶闸管组、与晶闸管组相连的旁路控制单元。2.根据权利要求1所述的异步电机分级变频软起动装置，其特征在于所述的同步电压检测单元，由以电信号依次相连的变压器、带通滤波器、LM339电压比较器、双路差动比较器组成。3.根据权利要求1所述的异步电机分级变频软起动装置，其特征在于所述的驱动电路，由两个三极管和一个脉冲变压器组成，其中一个三极管与脉冲变压器的输入端相连，另一个三极管与脉冲变压器的输出端相连。4.根据权利要求1所述的异步电机分级变频软起动装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡红明，韩鹏，刘雪骄，王文强，徐之文，曹棚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42