本发明涉及电子电力、自动化和电机控制领域，特别是一种具有旁路开关故障保护的软起动器。
背景技术：
当三相异步电机直接起动时，电流通常会达到5至8倍，甚至更大，产生很大冲击电流，对同个系统中的电网产生很大的波动，对整个传动系统、设备产生不良影响。将软起动器串接于三相异步电机与三相电网之间并通过对软起动器的可控硅进行触发和驱动，可以对起动电流进行设置和限制从而实现电机平稳起动。
在现有的软起动器中，可控硅的触发电路有两种方式，其中一种是采用脉冲变压器触发电路，另外一种是采用光耦借阳极触发电路。然而在光耦借阳极触发电路中，一般采用开环控制，且不具备可控硅触发异常保护，即当可控硅在触发信号发出后，软起动器未能对可控硅是否及时导通进行检测和反馈，当可控硅在触发信号发出后不能导通或者不能及时导通时即可控硅触发异常时，光耦借阳极触发电路的输出端电流将长时间大于光耦元件的额定通态输出电流，将会导致光耦元件失效或充电电阻烧毁。
此外，在现有的软起动器中，按照旁路方式分为外置旁路式、内置旁路式和在线式，其中内置旁路式软起动器起动完毕后是通过内置的旁路开关闭合来实现旁路的，内置的旁路开关在产品本体内，旁路开关一般是采用不带灭弧装置的开关。然而在现有的内置旁路式软起动器中，采用不带灭弧装置的内置旁路开关，当满足旁路运行条件时，仅仅对旁路开关施加闭合信号，但未能够对旁路开关是否正常闭合进行检测，一旦旁路处于运行状态后，如果当旁路开关闭合不可靠或未闭合，负载电流将从可控硅上流过，造成可控硅过热保护或失效。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种闭环控制、检测及时、安全可靠的具有旁路开关故障保护的软起动器。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种具有旁路开关故障保护的软起动器，包括微处理器1、旁路开关的可控硅驱动电路2和故障检测电路3，所述可控硅驱动电路2的输入端与微处理器1相连接用于接收微处理器1发出的触发信号，可控硅驱动电路2的输出端与三相异步电动机3M相连接用于驱动三相异步电动机3M起动，所述故障检测电路3的输入端和输出端分别与可控硅驱动电路2和微处理器1相连接用于检测软起动器的旁路开关是否存在故障，在旁路运行后，微处理器1在预设的旁路检测周期内接收到故障检测电路3的检测信号的下降沿或上升沿的个数超过预设的故障阈值时，则判定旁路开关故障。
优选的，在旁路运行后的不同时间段内，微处理器1判定旁路开关故障的故障阈值和/或旁路检测周期不同。
优选的，所述的旁路检测周期包括第一旁路检测周期和第二旁路检测周期，所述的故障阈值包括第一故障阈值和第二故障阈值，在旁路运行后的第一时间段内，如果微处理器1在第一旁路检测周期内接收到故障检测电路3的检测信号的下降沿或上升沿的个数超过预设的第一故障阈值时，则判定旁路开关故障，在旁路运行后的第一时间段后，如果微处理器1在第二旁路检测周期内接收到故障检测电路3的检测信号的下降沿或上升沿的个数超过预设的第二故障阈值时，则判定旁路开关故障，第二旁路检测周期大于第一旁路检测周期和或第二故障阈值小于第一故障阈值。
优选的，所述第一时间段为10s，所述第一旁路检测周期为10s，所述第一故障阈值为250-500；所述第二旁路检测周期为300S，所述第二故障阈值为250-500。
优选的，所述的故障检测电路3包括U相检测电路、V相检测电路和W相检测电路，所述U相检测电路的输入端与端与可控硅驱动电路2的U相可控硅驱动电路的输出端相连接，U相检测电路的输出端与微处理器1相连接，所述V相检测电路的输入端与可控硅驱动电路2的V相可控硅驱动电路的输出端相连接，V相检测电路的输出端与微处理器1相连接，所述W相检测电路的输入端与可控硅驱动电路2的W相可控硅驱动电路的输出端相连接，W相检测电路的输出端与微处理器1相连接。
优选的，所述的可控硅驱动电路2包括光耦借阳极触发电路和电机软起动电路，所述光耦借阳极触发电路的输入端的与微处理器1相连接，光耦借阳极触发电路的输出端与电机软起动电路的输入端相连接用于触发电机软起动电路的可控硅组件，所述电机软起动电路的输出端分别与故障检测电路3的输入端和三相异步电动机3M相连接。
优选的，所述的U相检测电路包括电桥DB400、光隔U403和U相整流电路，所述电桥DB400的输入端与U相可控硅驱动电路的可控硅SCR1的阴极K1和U相可控硅驱动电路的可控硅SCR2的阴极K2相连接，电桥DB400的输出端与光隔U403的输入端相连接，所述光隔U403的输出端与U相整流电路输入端相连接，所述U相整流电路的输出端通过Uip接口与微处理器1相连接，所述V相检测电路和W相检测电路的结构与U相检测电路的结构相同。
优选的，所述可控硅SCR1的阴极K1与电桥DB400的第一引脚相连接，并且在可控硅SCR1的阴极K1与电桥DB400之间串联有电阻R421、电阻R422和电阻R423，所述可控硅SCR2的阴极K2与电桥DB400的第二引脚相连接，在电桥DB400的第一引脚与电桥DB400的第二引脚之间并联有电容C410，电桥DB400的第三引脚和电桥DB400的第四引脚分别与光隔U403的第二引脚和光隔U403的第三引脚相连接，在电桥DB400的第一引脚与电桥DB400的第三引脚之间串联有电容C409，在电桥DB400的第一引脚与电桥DB400的第四引脚之间串联有电容C411，所述的U相整流电路包括电阻R424、电阻R425、电阻R426、电阻R427、电容C413和电容C414，光隔U403的第五引脚接地，光隔U403的第六引脚与电阻R426的一端相连接，所述电阻R426的另一端通过Uip接口与微处理器1相连接，光隔U403的第七引脚与电阻R427串联后接地，光隔U403的第八引脚与电阻R424串联后与电源VCC端相连接，所述电阻R425的一端与电源VCC相连接，另一端与光隔U403的第六引脚相连接，所述的电容C413并联在光隔U403的第八引脚和光隔U403的第五引脚之间并接地，所述电容C414的通过Uip接口与微处理器1相连接另一端接地，所述V相检测电路和W相检测电路的结构与U相检测电路的结构相同。
优选的，在U相检测电路中，在旁路运行后的第一时间段内，在U相电网的相电压过零点后0至α角度内，可控硅驱动电路2的可控硅SCR1或可控硅SCR2将导通，电流过零点信号，U相检测电路输出端为高电平，在U相电网的相电压过零点后α+β至π角度内，可控硅SCR1或可控硅SCR2将不导通，U相检测电路的电流过零点信号U相检测电路输出端为低电平，所述α的范围为90°±10°，所述β的范围为0°至80°，所述V相检测电路和W相检测电路的原理与U相检测电路的原理相同。
优选的，在U相检测电路中，在旁路运行后的第一时间段后，在U相过零点后的0至π-T1×1/2时间内可控硅驱动电路2的可控硅SCR1或可控硅SCR2导通，U相检测电路输出端为高电平，在U相电压过零点前后的不导通角的宽度T1×1/2时间内，可控硅SCR1或可控硅SCR2不能导通，U相检测电路输出端为低电平，所述V相检测电路和W相检测电路的原理与U相检测电路的原理相同。
优选的，所述的可控硅驱动电路2包括光耦组件和可控硅组件，所述光耦组件的输入端与微处理器1相连接，光耦组件的输出端与可控硅组件的输入端相连接，所述可控硅组件的输出端分别与故障检测电路3的光隔和三相异步电动机3M相连接用于检测可控硅组件是否导通和软起动，所述光隔的输出端与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。
本发明的具有旁路开关故障保护的软起动器通过在软起动器的微处理器和可控硅驱动电路之间设置具有反馈功能的故障检测电路，从而形成了具有旁路开关故障保护功能的闭环控制系统，即微处理器能够根据故障检测电路的反馈信息检测软起动器的旁路开关是否闭合，如果检测到旁路开关闭合不可靠或未闭合时，本软起动器将报旁路开关故障保护并停机，从而预防了可控硅驱动电路中的可控硅元件过热或损坏的风险，保证了软起动器的使用安全性和可靠性。此外，通过将旁路开关故障检测在旁路运行分为两个时间段，即软起动器切换到旁路运行后的第一时间段内和软起动器切换到旁路运行后的第一时间段内之后，如旁路运行后的10s内和10s之后，使得本发明的软起动器在出厂检验时，通过采用的旁路运行后的前10s内的检测方式能够大大缩短旁路开关故障检测项目的试验时间，从而提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的功能结构方框图；
图2是本发明的可控硅触发检测的工作流程图；
图3是本发明的U相光耦触发电路的原理图；
图4是本发明的V相光耦触发电路的原理图；
图5是本发明的W相光耦触发电路的原理图；
图6是本发明的电机软起动电路的原理图；
图7是本发明的U相检测电路的原理图；
图8是本发明的V相检测电路的原理图；
图9是本发明的W相检测电路的原理图；
图10是本发明的软起动器切换到旁路运行后的前10s时间内的旁路开关故障检测原理示意图；
图11是本发明的软起动器切换到旁路运行后的10s以后的旁路开关故障检测原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至11给出本发明的实施例，进一步说明本发明的具有旁路开关故障保护的软起动器具体实施方式。本发明的具有旁路开关故障保护的软起动器不限于以下实施例的描述。
如图1所示，本发明的具有可控硅触发异常保护的软起动器包括微处理器1、旁路开关的可控硅驱动电路2和故障检测电路3，所述可控硅驱动电路2的输入端与微处理器1相连接用于接收微处理器1发出的触发信号，可控硅驱动电路2的输出端与三相异步电动机3M相连接用于驱动三相异步电动机3M起动，所述故障检测电路3的输入端和输出端分别与可控硅驱动电路2和微处理器1相连接用于检测可控硅驱动电路2的可控硅组件是否导通并反馈给微处理器1，所述的微处理器1根据反馈的信息从而控制触发信号的发出或终止。本发明通过在软起动器的可控硅驱动电路2和微处理器1之间设置具有反馈功能的故障检测电路3，从而形成了具有可控硅触发异常保护功能的闭环控制系统，该闭环控制系统的控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运行的偏差，具有较强的抗干扰能力，能进行有效的控制，从而保证预定目标的实现，即微处理器1能够根据故障检测电路3的反馈信息检测可控硅驱动电路2的可控硅组件是否导通，如可控硅已经及时导通，表示可控硅组件触发正常，软起动器继续运行；如可控硅组件未能及时导通或未能导通，表示可控硅触发异常，则微处理器1立即停止发触发信号，从而保护了电路的安全。
此外，所述故障检测电路3的输入端和输出端分别与可控硅驱动电路2和微处理器1相连接还能够用于检测软起动器的旁路开关是否存在故障，即在旁路运行后，微处理器1在预设的旁路检测周期内接收到故障检测电路3的检测信号的下降沿或上升沿的个数超过预设的故障阈值时，则判定旁路开关故障。本发明通过在软起动器的微处理器1和可控硅驱动电路2之间设置具有反馈功能的故障检测电路3，从而形成了具有旁路开关故障保护功能的闭环控制系统，即微处理器1能够根据故障检测电路3的反馈信息检测软起动器的旁路开关是否闭合，如果检测到旁路开关闭合不可靠或未闭合时，本软起动器将报旁路开关故障保护并停机，从而预防了可控硅驱动电路2中的可控硅元件过热或损坏的风险，保证了软起动器的使用安全性和可靠性。
所述的可控硅驱动电路2包括光耦组件(即光电双向可控硅驱动器)和可控硅组件，所述光耦组件的输入端与微处理器1相连接用于接收微处理器1发出的触发信号，光耦组件的输出端与可控硅组件的输入端相连接用于给可控硅组件提供触发信号，所述可控硅组件的输出端分别与故障检测电路3的光隔和三相异步电动机3M相连接用于检测可控硅组件是否导通和软起动，所述光隔的输出端与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。如图2所示，在软起动器的主路启动时，微处理器1通过故障检测电路3实时对可控硅组件的导通情况进行检测并反馈到微处理器1，当微处理器1给可控硅组件发出触发信号后，对应相的光耦组件将导通(一般导通滞后时间小于100微秒)，同时微处理器1将在0微秒至1000微秒时间内检测对应相的可控硅组件是否已经导通，如已经导通则认为可控硅触发正常，软起动器继续工作；如未导通则认为可控硅组件触发异常，软起动器将会因故障保护而停止工作，防止光耦组件或其它电路元件失效。本发明通过采用由微处理器1、可控硅驱动电路2和故障检测电路3组成的闭环控制系统，使得电机在软起过程中，当可控硅组件在触发信号发出后，微处理器1能够在0微秒至1000微秒的时间内检测对应相的可控硅组件是否导通，避免了因检测时间过长而导致的光耦组件或其它电路元件失效，也避免了因检测时间过短而导致的可控硅组件触发异常保护。
此外，在软起动器的旁路启动时，在旁路运行后的不同时间段内，微处理器1判定旁路开关故障的故障阈值和/或旁路检测周期不同。所述的旁路检测周期包括第一旁路检测周期和第二旁路检测周期，所述的故障阈值包括第一故障阈值和第二故障阈值，在旁路运行后的第一时间段内，如果微处理器1在第一旁路检测周期内接收到故障检测电路3的检测信号的下降沿或上升沿的个数超过预设的第一故障阈值时，则判定旁路开关故障；在旁路运行后的第一时间段后，如果微处理器1在第二旁路检测周期内接收到故障检测电路3的检测信号的下降沿或上升沿的个数超过预设的第二故障阈值时，则判定旁路开关故障，其中第二旁路检测周期大于第一旁路检测周期和或第二故障阈值小于第一故障阈值。本发明通过将旁路开关故障检测在旁路运行分为两个时间段，即软起动器切换到旁路运行后的第一时间段内和软起动器切换到旁路运行后的第一时间段内之后，如旁路运行后的10s内和10s之后，使得本发明的软起动器在出厂检验时，通过采用的旁路运行后的前10s内的检测方式能够大大缩短旁路开关故障检测项目的试验时间，从而提高了生产效率。
优选的，所述第一时间段为10s，所述第一旁路检测周期为10s，所述第一故障阈值为250-500；所述第二旁路检测周期为300S，所述第二故障阈值为250-500。将故障阈值设置在250-500，可以有效避免错判，当然根据需要也可以将故障阈值设定得更少或更大一些。旁路检测周期的时间需与相应的故障阈值匹配。10s时间是结合实际测试得出，时间太短，存在误报旁路开关故障风险；时间太长，存在旁路开关未闭合时晶闸管发热较大的风险。
本发明的一个具体的实施例为，所述的可控硅驱动电路2包括光耦借阳极触发电路和电机软起动电路，所述光耦借阳极触发电路的输入端的与微处理器1相连接用于接收微处理器1发出的触发信号，光耦借阳极触发电路的输出端与电机软起动电路的输入端相连接用于触发电机软起动电路的可控硅组件，所述电机软起动电路的输出端分别与故障检测电路3的输入端和三相异步电动机3M相连接用于故障检测和软起动，所述故障检测电路3的输出端与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。
所述的光耦借阳极触发电路由三相光耦触发电路组成，即U相光耦触发电路、V相光耦触发电路和W相光耦触发电路，每相光耦触发电路均包括光耦形成的光耦组件，每相光耦触发电路的输入端分别与微处理器1相连接用于接收触发信号，每相光耦触发电路的输出端与电机软起动电路相连接。
所述的电机软起动电路包括三相可控硅驱动电路，即U相可控硅驱动电路、V相可控硅驱动电路和W相可控硅驱动电路，每相可控硅驱动电路均包括由可控硅形成的可控硅组件，每相可控硅驱动电路的输入端与光耦借阳极触发电路和三相电网相连接，每相可控硅驱动电路的输出端分别与故障检测电路3和三相异步电动机3M的三个绕组相连接，即U相可控硅驱动电路的输入端与三相电网的U相电网相连接，U相可控硅驱动电路的输出端与三相异步电动机3M的U相输入端相连接，所述V相可控硅驱动电路的输入端与三相电网的V相电网相连接，V相可控硅驱动电路的输出端与三相异步电动机3M的V相输入端相连接，所述W相可控硅驱动电路的输入端与三相电网的W相电网相连接，W相可控硅驱动电路的输出端与三相异步电动机3M的W相输入端相连接。
所述的故障检测电路3包括三相检测电路，即U相检测电路、V相检测电路和W相检测电路，所述U相检测电路的输入端与端与电机软起动电路的U相可控硅驱动电路的输出端相连接，U相检测电路的输出端与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1；所述V相检测电路的输入端与电机软起动电路的V相可控硅驱动电路的输出端相连接，V相检测电路的输出端与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1；所述W相检测电路的输入端与电机软起动电路的W相可控硅驱动电路的输出端相连接，W相检测电路的输出端与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。
具体的，如图3所示，所述的U相光耦触发电路包括光耦U7、光耦U8、光耦U9、压敏电阻RV7、压敏电阻RV8和压敏电阻RV9，所述光耦U7的第一引脚与15V电源相连接，光耦U7的第二引脚和光耦U7的第三引脚并联后与光耦U8的第一引脚相连接，光耦U7的第四引脚与光耦U8的第六引脚相连接，光耦U7的第五引脚悬空，光耦U7的第六引脚与电阻R15的一端相连接，所述光耦U8的第一引脚与光耦U7相连接，光耦U8的第二引脚与和光耦U8的第三引脚并联后与光耦U9的第一引脚相连接，光耦U8的第四引脚与光耦U9的第六引脚相连接，光耦U8的第五引脚悬空，光耦U8的第六引脚与光耦U7相连接，所述光耦U9的第一引脚与光耦U8相连接，光耦U9的第二引脚和光耦U9的第三引脚并联后通过电阻R20与微处理器1相连接并受网络点Mu控制(即触发信号)，光耦U9的第四引脚与电阻R21的一端相连接，光耦U9的第五引脚悬空，光耦U9的第六引脚与光耦U8相连接，光耦U7、光耦U8和光耦U9能够隔离电路中的强弱电，同时后端又能够承受电网中的强电压；所述压敏电阻RV7的两端分别与光耦U7的第四引脚和光耦U7的第六引脚相连接从而并联在光耦U7的后端，所述压敏电阻RV8的两端分别与光耦U8的第四引脚和光耦U8的第六引脚相连接从而并联在光耦U8的后端，所述压敏电阻RV9的两端分别与光耦U9的第四引脚和光耦U9的第六引脚相连接从而并联在光耦U9的后端，通过在每个光耦的后端并联一个压敏电阻，从而能够吸收该相电路上的浪涌电压或电动机的反电势，同时在常规电压时压敏电阻RV7、压敏电阻RV8和压敏电阻RV9处于高阻状态，仅有微安级的漏电流，在光耦U7的第一引脚与光耦U9的第三引脚之间还串联有电容C8；所述电阻R15的另一端与电阻R17的一端相连接，所述电阻R17的另一端分别与电机软起动电路和电阻R16的一端相连接，所述电阻R16的另一端与电机软起动电路相连接，并且在电阻R16的两端依次并联有电容C7和反向二极管D5，所述的电容C7与电阻R16组成RC充放电电路，所述的反向二极管D5用于单向导通，在U相相电压处于负半周且光耦U7、光耦U8和光耦U9导通时，电流从反向二极管D5上流过；所述电阻R21的另一端与电阻R18的一端相连接，所述电阻R18的另一端分别与电机软起动电路和电阻R19的一端相连接，所述电阻R19的另一端与电机软起动电路相连接，并且在电阻R19的两端依次并联有电容C9和反向二极管D6，所述的电容C9与电阻R19组成RC充放电电路，所述的反向二极管D6用于单向导通，在U相相电压处于正半周且光耦U7、光耦U8和光耦U9导通时，电流从反向二极管D6上流过。
如图4所示，所述的V相光耦触发电路包括光耦U4、光耦U5、光耦U6、压敏电阻RV4、压敏电阻RV5和压敏电阻RV6，所述光耦U4的第一引脚与15V电源相连接，光耦U4的第二引脚和光耦U4的第三引脚并联后与光耦U5的第一引脚相连接，光耦U4的第四引脚与光耦U5的第六引脚相连接，光耦U4的第五引脚悬空，光耦U4的第六引脚与电阻R8的一端相连接，所述光耦U5的第一引脚与光耦U4相连接，光耦U5的第二引脚与和光耦U5的第三引脚并联后与光耦U6的第一引脚相连接，光耦U5的第四引脚与光耦U6的第六引脚相连接，光耦U5的第五引脚悬空，光耦U5的第六引脚与光耦U4相连接，所述光耦U6的第一引脚与光耦U5相连接，光耦U6的第二引脚和光耦U6的第三引脚并联后通过电阻R13与微处理器1相连接并受网络点Mv控制(即触发信号)，光耦U6的第四引脚与电阻R14的一端相连接，光耦U6的第五引脚悬空，光耦U6的第六引脚与光耦U5相连接，光耦U4、光耦U5和光耦U6能够隔离电路中的强弱电，同时后端又能够承受电网中的强电压；所述压敏电阻RV4的两端分别与光耦U4的第四引脚和光耦U4的第六引脚相连接从而并联在光耦U4的后端，所述压敏电阻RV5的两端分别与光耦U5的第四引脚和光耦U5的第六引脚相连接从而并联在光耦U5的后端，所述压敏电阻RV6的两端分别与光耦U6的第四引脚和光耦U6的第六引脚相连接从而并联在光耦U6的后端，通过在每个光耦的后端并联一个压敏电阻，从而能够吸收该相电路上的浪涌电压或电动机的反电势，同时在常规电压时压敏电阻RV4、压敏电阻RV5和压敏电阻RV6处于高阻状态，仅有微安级的漏电流，在光耦U4的第一引脚与光耦U6的第三引脚之间还串联有电容C5；所述电阻R8的另一端与电阻R10的一端相连接，所述电阻R10的另一端分别与电机软起动电路和电阻R9的一端相连接，所述电阻R9的另一端与电机软起动电路相连接，并且在电阻R9的两端依次并联有电容C4和反向二极管D3，所述的电容C4与电阻R9组成RC充放电电路，所述的反向二极管D3用于单向导通，在V相相电压处于负半周且光耦U4、光耦U5和光耦U6导通时，电流从反向二极管D3上流过；所述电阻R14的另一端与电阻R11的一端相连接，所述电阻R11的另一端分别与电机软起动电路和电阻R12的一端相连接，所述电阻R12的另一端与电机软起动电路相连接，并且在电阻R12的两端依次并联有电容C6和反向二极管D4，所述的电容C6与电阻R12组成RC充放电电路，所述的反向二极管D4用于单向导通，在V相相电压处于正半周且光耦U4、光耦U5和光耦U6导通时，电流从反向二极管D4上流过。
如图5所示，所述的W相光耦触发电路包括光耦U1、光耦U2、光耦U3、压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和压敏电阻RV3，所述光耦U1的第一引脚与15V电源相连接，光耦U1的第二引脚和光耦U1的第三引脚并联后与光耦U2的第一引脚相连接，光耦U1的第四引脚与光耦U2的第六引脚相连接，光耦U1的第五引脚悬空，光耦U1的第六引脚与电阻R1的一端相连接，所述光耦U2的第一引脚与光耦U1相连接，光耦U2的第二引脚与和光耦U2的第三引脚并联后与光耦U3的第一引脚相连接，光耦U2的第四引脚与光耦U3的第六引脚相连接，光耦U2的第五引脚悬空，光耦U2的第六引脚与光耦U1相连接，所述光耦U3的第一引脚与光耦U2相连接，光耦U3的第二引脚和光耦U3的第三引脚并联后通过电阻R6与微处理器1相连接并受网络点Mw控制(即触发信号)，光耦U3的第四引脚与电阻R7的一端相连接，光耦U3的第五引脚悬空，光耦U3的第六引脚与光耦U2相连接，光耦U1、光耦U2和光耦U3能够隔离电路中的强弱电，同时后端又能够承受电网中的强电压；所述压敏电阻RV1的两端分别与光耦U1的第四引脚和光耦U1的第六引脚相连接从而并联在光耦U1的后端，所述压敏电阻RV2的两端分别与光耦U2的第四引脚和光耦U2的第六引脚相连接从而并联在光耦U2的后端，所述压敏电阻RV3的两端分别与光耦U3的第四引脚和光耦U3的第六引脚相连接从而并联在光耦U3的后端，通过在每个光耦的后端并联一个压敏电阻，从而能够吸收该相电路上的浪涌电压或电动机的反电势，同时在常规电压时压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和压敏电阻RV3处于高阻状态，仅有微安级的漏电流，在光耦U1的第一引脚与光耦U3的第三引脚之间还串联有电容C2；所述电阻R1的另一端与电阻R3的一端相连接，所述电阻R3的另一端分别与电机软起动电路和电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端与电机软起动电路相连接，并且在电阻R2的两端依次并联有电容C1和反向二极管D1，所述的电容C1与电阻R2组成RC充放电电路，所述的反向二极管D1用于单向导通，在W相相电压处于负半周且光耦U1、光耦U2和光耦U3导通时，电流从反向二极管D1上流过；所述电阻R7的另一端与电阻R4的一端相连接，所述电阻R4的另一端分别与电机软起动电路和电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端与电机软起动电路相连接，并且在电阻R5的两端依次并联有电容C3和反向二极管D2，所述的电容C3与电阻R5组成RC充放电电路，所述的反向二极管D2用于单向导通，在W相相电压处于正半周且光耦U1、光耦U2和光耦U3导通时，电流从反向二极管D2上流过。
如图6所示，所述的U相可控硅驱动电路包括可控硅SCR1、可控硅SCR2和不带灭弧装置的旁路开关S1(例如磁保持开关和单机接触器等)，所述的可控硅SCR1和可控硅SCR2反向并联设置并受微处理器1的触发信号Mu控制从而形成U相可控硅组件，所述的旁路开关S1并联在可控硅SCR1的阴极K1与阳极之间，可控硅SCR1的阴极K1作为网络点并与三相异步电动机3M的U相输入端相连接，可控硅SCR1和可控硅SCR2并联后的一端以及可控硅SCR1的门极G1分别与光耦借阳极触发电路的电容C7与电阻R16组成的RC充放电电路相连接，所述可控硅SCR2的阴极K2为网络点并与U相电网相连接，可控硅SCR1和可控硅SCR2并联后的另一端和可控硅SCR2的门极G2分别与光耦借阳极触发电路的电容C9与电阻R19组成的RC充放电电路相连接。
所述的V相可控硅驱动电路包括可控硅SCR3、可控硅SCR4和旁路开关S2，所述的可控硅SCR3与可控硅SCR4反向并联设置从而形成V相可控硅组件，所述的旁路开关S2并联在可控硅SCR3的阴极K3与阳极之间，可控硅SCR3的阴极K3为网络点并与三相异步电动机3M的V相输入端相连接，可控硅SCR3和可控硅SCR4并联后的一端以及可控硅SCR3的门极G3分别与光耦借阳极触发电路的电容C4与电阻R9组成的RC充放电电路相连接，所述可控硅SCR4的阴极K4为网络点并与V相电网相连接，可控硅SCR3和可控硅SCR4并联后的另一端和可控硅SCR4的门极G4分别与光耦借阳极触发电路的电容C6与电阻R12组成的RC充放电电路相连接。
所述的W相可控硅驱动电路包括可控硅SCR5、可控硅SCR6和旁路开关S3，所述的可控硅SCR5与可控硅SCR6反向并联设置从而形成W相可控硅组件，所述的旁路开关S3并联在可控硅SCR5的阴极K5与阳极之间，可控硅SCR5的阴极K5为网络点并与三相异步电动机3M的W相输入端相连接，可控硅SCR5和可控硅SCR6并联后的一端以及可控硅SCR5的门极G5分别与光耦借阳极触发电路的电容C1与电阻R2组成的RC充放电电路相连接，所述可控硅SCR6的阴极K6为网络点并与W相电网相连接，可控硅SCR5和可控硅SCR6并联后的另一端和可控硅SCR6的门极G6分别与光耦借阳极触发电路的电容C3与电阻R5组成的RC充放电电路相连接。
如图7所示，所述的U相检测电路包括电桥DB400、光隔U403和U相整流电路，所述电桥DB400的输入端与U相可控硅驱动电路的可控硅SCR1的阴极K1(网络点)和U相可控硅驱动电路的可控硅SCR2的阴极K2(网络点)相连接用于将可控硅元件的阴极和阳极的交流电压信号转换成直流脉冲电压信号，电桥DB400的输出端与光隔U403的输入端相连接用于可控硅元件的触发检测，所述光隔U403的输出端与U相整流电路输入端相连接用于整流滤波，所述U相整流电路的输出端通过Uip接口与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。具体的，所述可控硅SCR1的阴极K1与电桥DB400的第一引脚相连接，并且在可控硅SCR1的阴极K1与电桥DB400之间串联有电阻R421、电阻R422和电阻R423，所述可控硅SCR2的阴极K2与电桥DB400的第二引脚相连接，在电桥DB400的第一引脚与电桥DB400的第二引脚之间并联有电容C410，电桥DB400的第三引脚和电桥DB400的第四引脚分别与光隔U403的第二引脚和光隔U403的第三引脚相连接，在电桥DB400的第一引脚与电桥DB400的第三引脚之间并联有电容C409，在电桥DB400的第一引脚与电桥DB400的第四引脚之间并联有电容C411，所述的U相整流电路包括电阻R424、电阻R425、电阻R426、电阻R427、电容C413和电容C414，光隔U403的第五引脚接地，光隔U403的第六引脚与电阻R426的一端相连接，所述电阻R426的另一端通过Uip接口与微处理器1相连接，光隔U403的第七引脚与电阻R427串联后接地，光隔U403的第八引脚与电阻R424串联后与电源VCC端相连接，所述电阻R425的一端与电源VCC相连接，另一端与光隔U403的第六引脚相连接，所述的电容C413并联在光隔U403的第八引脚和光隔U403的第五引脚之间并接地，所述电容C414的通过Uip接口与微处理器1相连接另一端接地，光隔U403的第一引脚和光隔U403的第四引脚悬空。工作时，当VK2K1为0V或者小于一定电压值(一般为30V左右)时，光耦不导通，Uip为高电平，当VK2K1为大于一定电压值(一般为30V左右)时，光耦导通，Uip为低电平。
如图8所示，所述的V相检测电路包括电桥DB401、光隔U404和V相整流电路，所述电桥DB401的输入端与V相可控硅驱动电路的可控硅SCR3的阴极K3(网络点)和V相可控硅驱动电路的可控硅SCR4的阴极K4(网络点)相连接用于将可控硅元件的阴极和阳极的交流电压信号转换成直流脉冲电压信号，电桥DB401的输出端与光隔U404的输入端相连接用于可控硅元件的触发检测，所述光隔U404的输出端与V相整流电路输入端相连接用于整流滤波，所述V相整流电路的输出端通过Vip接口与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。具体的，所述可控硅SCR3的阴极K3与电桥DB401的第一引脚相连接，并且在可控硅SCR3的阴极K3与电桥DB401之间串联有电阻R428、电阻R429和电阻R430，所述可控硅SCR4的阴极K4与电桥DB401的第二引脚相连接，在电桥DB401的第一引脚与电桥DB401的第二引脚之间并联有电容C416，电桥DB401的第三引脚和电桥DB401的第四引脚分别与光隔U404的第二引脚和光隔U404的第三引脚相连接，在电桥DB401的第一引脚与电桥DB401的第三引脚之间并联有电容C415，在电桥DB401的第一引脚与电桥DB401的第四引脚之间并联有电容C417，所述的V相整流电路包括电阻R431、电阻R432、电阻R433、电阻R434、电容C419和电容C420，光隔U404的第五引脚接地，光隔U404的第六引脚与电阻R433的一端相连接，所述电阻R433的另一端通过Vip接口与微处理器1相连接，光隔U404的第七引脚与电阻R434串联后接地，光隔U404的第八引脚与电阻R431串联后与电源VCC端相连接，所述电阻R432的一端与电源VCC相连接，另一端与光隔U404的第六引脚相连接，所述的电容C419并联在光隔U404的第八引脚和光隔U404的第五引脚之间并接地，所述电容C420的一端通过Vip接口与微处理器1相连接另一端接地，光隔U404的第一引脚和光隔U404的第四引脚悬空。工作时，当VK4K3为0V或者小于一定电压值(一般为30V左右)时，光耦不导通，Vip为高电平，当VK4K3为大于一定电压值(一般为30V左右)时，光耦导通，Vip为低电平。
如图9所示，所述的W相检测电路包括电桥DB402、光隔U405和W相整流电路，所述电桥DB402的输入端与W相可控硅驱动电路的可控硅SCR5的阴极K5(网络点)和W相可控硅驱动电路的可控硅SCR6的阴极K6(网络点)相连接用于将可控硅元件的阴极和阳极的交流电压信号转换成直流脉冲电压信号，电桥DB402的输出端与光隔U405的输入端相连接用于可控硅元件的触发检测，所述光隔U405的输出端与W相整流电路输入端相连接用于整流滤波，所述W相整流电路的输出端通过Wip接口与微处理器1相连接用于将检测信息反馈给微处理器1。具体的，所述可控硅SCR5的阴极K5与电桥DB402的第一引脚相连接，并且在可控硅SCR5的阴极K5与电桥DB402之间串联有电阻R435、电阻R436和电阻R437，所述可控硅SCR6的阴极K6与电桥DB402的第二引脚相连接，在电桥DB402的第一引脚与电桥DB402的第二引脚之间并联有电容C422，电桥DB402的第三引脚和电桥DB402的第四引脚分别与光隔U405的第二引脚和光隔U405的第三引脚相连接，在电桥DB402的第一引脚与电桥DB402的第三引脚之间并联有电容C421，在电桥DB402的第一引脚与电桥DB402的第四引脚之间并联有电容C423，所述的W相整流电路包括电阻R438、电阻R439、电阻R440、电阻R441、电容C425和电容C426，光隔405的第五引脚接地，光隔405的第六引脚与电阻R440的一端相连接，所述电阻R440的另一端通过Wip接口与微处理器1相连接，光隔405的第七引脚与电阻R441串联后接地，光隔405的第八引脚与电阻R438串联后与电源VCC端相连接，所述电阻R439的一端与电源VCC相连接，另一端与光隔405的第六引脚相连接，所述的电容C425并联在光隔405的第八引脚和光隔405的第五引脚之间并接地，所述电容C426的一端通过Wip接口与微处理器1相连接另一端接地，光隔U405的第一引脚和光隔U405的第四引脚悬空。工作时，当VK6K5为0V或者小于一定电压值(一般为30V左右)时，光耦不导通，Wip为高电平，当VK6K5为大于一定电压值(一般为30V左右)时，光耦导通，Wip为低电平。
工作时，在U相光耦触发电路中，网络点Mu为低电平时，光耦U7、光耦U8和光耦U9的输入端二极管发光，就给光耦U7、光耦U8和光耦U9的输出端反并联可控硅提供触发信号。如果在U相电压处于正半周时(VK2＞VK1)，则电流依次经过反向二极管D6、电阻R18、电阻R21、光耦U9、光耦U8、光耦U7、电阻R15、电阻R17后与电阻R16、电容C7的RC充放电电路相连接，反向二极管D5处于反向截止状态，光耦U7、光耦U8和光耦U9的压降只有几伏，可忽略不计。可控硅SCR1的门极电压其中τ＝(R18+R21+R15+R17)×C17，经过几个微秒后，VG1K1的电压大于可控硅SCR1的门极触发电压，那么可控硅SCR1开始导通，一旦可控硅SCR1导通后，电阻R16、电容C7的组成的RC充放电电路就处在放电状态，VC1K1的电压就不会继续上升；如果在U相电压处于负半周时(VK1＞VK2)，电流依次经过反向二极管D5、电阻R17、电阻R15、光耦U7、光耦U8、光耦U9、电阻R21、电阻R18后与电阻R19和电容C9的组成的RC充放电电路相连，反向二极管D6处于反向截止状态，光耦U7、光耦U8和光耦U9的压降只有几伏，可忽略不计。可控硅SCR2的门极电压其中τ＝(R18+R21+R15+R17)×C9，经过几个微秒后，VG2K2的电压大于可控硅SCR2的门极触发电压，那么可控硅SCR2开始导通，一旦可控硅SCR2导通后，电阻R19和电容C9的组成的RC充放电电路就处在放电状态，VG2K2电压就不会继续上升。
当微处理器1发出U相触发信号Mu后，如果U相的可控硅SCR1不能及时导通或不能导通，即可控硅触发异常。如果软起动器在0微秒至1000微秒的时间不能及时报可控硅触发异常，那么VK2K1间的电压始终比较高(电压具体有多高，取决于相电压幅值和CPU发触发信号时刻所对应的电网当前相电压的相位角度，在90°时电压最高)，而反向二极管D6、电阻R18、电阻R21、光耦U9、光耦U8、光耦U7、电阻R15、电阻R17、电容C7与可控硅SCR1的门极G1所形成的回路电流ILOOP≈VK2K1÷(R18+R21+R15+R17)，通常情况下，所述的电阻R18、电阻R21、电阻R15和电阻R17的电阻值之和约在100Ω至500Ω之间，故ILOOP大约在0.45A至6.2A(按照三相AC380V±15％电网电压)之间，如果电流ILOOP长时间通过光耦输出端和充电电阻将造成对应的U相光耦失效或充电电阻烧毁，由于故障检测电路3能够在0微秒至1000微秒时间能及时报可控硅触发异常，微处理器1停止发出所有相的触发信号，使得U相光耦和充电电阻都没有电流通过，从而防止U相光耦或充电电阻的失效。由于在V相光耦触发电路和W相光耦触发电路的工作原理与U相光耦触发电路完全相同，故在此不再赘述。
当故障检测电路3进行可控硅触发检测时，以U相检测电路为例，在微处理器1发出U相触发信号Wu后，当U相光耦触发电路的可控硅SCR1或可控硅SCR2导通时，VK2K1间的电压为0V(忽略可控硅的管压降)，对应的U相检测电路无电流输入，U相检测电路的光隔U403的输出端三极管的VCE截止，U相检测电路输出端为高电平；而当U相光耦触发电路的可控硅SCR1或可控硅SCR2不导通时，VK2K1间的电压不为0V，对应的U相检测电路将有电流输入，U相检测电路的光隔U403的输出端三极管的VCE导通，U相检测电路输出端为低电平。如果微处理器1在预设的0微秒至1000微秒的时间内检测到U相检测电路输出端电平从低电平翻转到高电平，就认为对应U相的可控硅是正常导通，如果微处理器1在预设的0微秒至1000微秒的时间内检测到U相检测电路输出端电平一直未发生变化，就认为对应U相的可控硅SCR1或可控硅SCR2未导通或未及时导通，将报可控硅触发异常保护，本发明的软起动器将会因故障保护而停止工作，防止U相光耦或充电电阻失效。由于在V相检测电路和W相检测电路的工作原理与U相检测电路完全相同，故在此不再赘述。本发明通过将微处理器1的可控硅导通检测时间控制在0微秒至1000微秒，从而避免了因检测时间过长而造成光耦或充电电阻失效，同时避免了因检测时间过短而造成可控硅触发异常保护。
如图10和11所示，当故障检测电路3进行旁路开关闭合检测时，以U相为例，如果可控硅驱动电路2的旁路开关未闭合，在旁路运行后的前10s内，在U相电网的相电压过零点后0至α角度内(α的范围为90°±10°)，给可控硅SCR1的门极G1或可控硅SCR2的门极G2一直施加触发信号；而在U相电网的相电压过零点后的α至π角度内停止给可控硅SCR1的门极G1或可控硅SCR2的门极G2施加触发信号。如果旁路开关未闭合，当在U相的相电压过零点后0至α角度内，由于可控硅SCR1的门极G1或可控硅SCR2的门极G2一直有触发信号，可控硅SCR1或可控硅SCR2将导通(忽略导通延时)，电流过零点信号U相检测电路输出端一直为高电平，由于电机定子是感性负载，电流滞后电压角度β(β的范围为0°至80°)，所以U相检测电路输出端在0至(α+β)角度内一直为高电平(见图6的Uip信号)；当在U相电网的相电压过零点后(α+β)至π角度内，由于可控硅SCR1的门极G1或可控硅SCR2的门极G2没有触发信号，可控硅SCR1或可控硅SCR2将不导通，U相检测电路输出端为低电平(见图6的Uip信号)。在旁路运行后的前10s内，如果微处理器1在10s内检测到U相检测电路输出端下降沿的个数超过250至500个，则判断旁路开关故障。图10中的T0是软起动器切换到旁路运行后的前10s时间内，触发信号未全导通时而且旁路开关未正常闭合时的电流过零点负脉冲宽度。
如果旁路开关未闭合，在旁路运行后的前10s之后，在U相过零点0至π角度内给可控硅SCR1的门极G1或可控硅SCR2的门极G2一直施加触发信号，也就是说可控硅SCR1的门极G1或可控硅SCR2的门极G2的触发信号时刻存在，所以电压过零点后的0至(π-T1×1/2)时间内可控硅SCR1或可控硅SCR2的阳极与阴极间因承受较高电压而导通，U相检测电路输出端为高电平；图11中的T1是软起动器切换到旁路运行后的10s以后的时间内，触发信号全导通时而且旁路开关未正常闭合时的电流过零点负脉冲宽度，在U相电压过零点前后的短时间T1×1/2时间内，可控硅在换相，VK2K1的电压有几十伏，可控硅SCR1或可控硅SCR2不能导通，U相检测电路的电流过零点信号U相检测电路输出端为低电平，详见图7的Uip波形，实际应用中，由于电机定子是感性负载，电流滞后电压一定的角度，会使由于U相检测电路输出端为低电平的宽度T1变小，甚至没有。在旁路运行后的10s之后，如果微处理器1在300s内检测到U相检测电路输出端信号下降沿的个数超过250至500个，则判断旁路开关故障。由于在V相检测电路和W相检测电路的工作原理与U相检测电路完全相同，故在此不再赘述，在本技术方案中，下降沿与上升沿、高电平与低电平、低电平与高电平认为是同等方案，因只需非门电路就可实现。特别地，所述的T0和T1是不导通角的宽度，两者的时间宽度不一样，前者时间长一些而且大于0ms，后者时间短一些大概数值为0ms～1ms而且可能为0ms。
本实施例采用三相检测电路进行检测，三相检测电路的原理相同，具体电路相同也可以略有不同。作为一种变劣手段，故障检测电路3也可以只设置单相或两相故障检测电路，也均属于本发明的保护范围。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。