一种用于三相中频电机的软启动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机的启动方法，更具体地，涉及一种用于三相中频电机的软启动方法。
【背景技术】
[0002]以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
[0003]相对于工作频率为50Hz的工频电机而言，工作频率为比如400Hz的中频电机由于存在体积小、功率大以及转速高等优势，在航空、舰船、军事、科研等领域被广泛地应用。在应用中频电机的大多数场合中，400Hz中频电源的容量有限，而大功率中频电机的启动电流可达到正常工作电流5?7倍，这对中频电源的安全运行产生非常不利的影响，同时对于电路中的其它负载也造成干扰。目前，市场上存在很多用于50Hz工频电机的软启动产品，但几乎没有用于400Hz中频电机的软启动产品。
[0004]参照工频电机的软启动方法，技术人员采用串接电抗、可控硅降压等传统方法对三相400Hz中频电机(实验对象是水泵和4极电机，电机的额定转速为11500转/分)进行软启动实验。上述方法的实质就是降低启动电压以减小启动电流，实验结果表明这些方法对启动电流的减小效果并不理想。从实验结果来看，施加电压太低，则由于中频电机的启动转矩小而无法启动。当电压逐渐上升直至中频电机开始运转时，则电流已经很大，比直接启动时的电流小不了多少。根据实验数据表明，直接启动实验中频电机时的电流为大约55A，而利用如上所述的软启动方法启动该中频电机时的电流为大约40A，因此，利用传统工频电机软启动方法对中频电机进行软启动与直接启动时的启动电流相差不大，而该中频电机的正常工作电流仅为11A。因此，现有技术中的对50Hz工频电机行之有效的软启动方法对于400Hz中频电机的启动并不适用。
[0005]受到变频调速的启发，利用变频器驱动电机启动时，电压也很低，但电机仍可获得较大的启动转矩，这是因为变频器启动时工作频率很低，降低了转子与定子旋转磁场的转速差。换句话说，如果在启动时能实现低压、低频运行，就可以做到既减小启动电流又能获得较大的启动转矩，使电机能够顺利启动。使用变频器实现电机的软启动固然效果良好，但变频器结构复杂、体积大、重量重，并且大大增加了成本。另外，变频器的主要功能是实现电机无级调速，如果仅用来实现电机的软启动，就显得有些“大材小用” 了。
[0006]如上所述，现有技术中存在对于用于三相中频电机的软启动方法的需求，从而利用这种软启动方法大大地降低中频电机的启动电流，由此大大延长中频电机的使用寿命，并且为整个电路的可靠运转提供保证，还能够大大地降低电机的使用成本。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提出一种能够在不增加现有电机启动电路的零部件和复杂程度的基础上用于中频电机的启动方法，使得三相中频电机能够稳定且平顺地启动，并且确保电路中其他电气部件的使用安全性。
[0008]根据本发明的实施例，提供一种用于三相中频电机的软启动方法，包括如下步骤:
[0009]提供三相中频电机；
[0010]提供用于上述三相中频电机的中频电源；
[0011]提供可控硅降压启动电路，该可控硅降压启动电路用于对中频电源进行降压处理，从而将降低的电压供给至中频电机；
[0012]进一步地，根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法还包括:
[0013]对可控硅降压电路进行控制，以降低其输出的低压电压的频率；
[0014]当中频电机的转速达到预定值之后，中止对可控硅降压电路的降频控制，继续进行电压控制，电压缓缓上升，使中频电机逐渐进入正常工作状态。
[0015]根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法能够使中频电机在电压降低并且频率降低的电压信号的驱动下平稳地启动，大大地降低了中频电机的启动电流，从而减少了启动过程中对中频电源的冲击，保护了电路中的其他电气设备的安全。进一步地，根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法是在现有工频电机的硬件驱动电路的基础上进行的改进，其并未增加现有技术中的工频电机启动电路的复杂程度，从而节省了硬件成本。因此，根据本发明的三相中频电机的软启动方法在中频电机启动领域具有广泛的应用前景。
[0016]根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的一个优选的实施例，对可控硅降压电路进行控制包括通过软件编程来控制可控硅降压电路的输出。
[0017]在根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的另一个优选的实施例中，上述软件编程包括在中频电源的正弦波形中设置相应的信号触发点来降低中频电源的频率。
[0018]根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的再一个优选的实施例，上述可控硅降压启动电路包括单片机、三相过零检测电路、三相可控硅控制主回路和继电器。有利地，上述可控硅降压启动电路还包括隔离DC/DC电源电路。
[0019]在根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的还一个优选的实施例中，上述三相中频电机的正常工作频率为400Hz，上述中频电源的频率为400Hz。
[0020]根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的又一个优选的实施例，上述可控硅降压电路的降频输出信号的频率为10Hz。
[0021]虽然在此具体说明了三相中频电机的正常工作频率、中频电源的频率以及可控硅降压电路的降频输出信号的频率，但是非常明显地，可以采用其他频率的三相中频电机和中频电源。这些参数将可以根据电路中的实际的电气参数来确定。
【附图说明】
[0022]通过以下参照附图而提供的【具体实施方式】部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中:
[0023]图1是示出根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的降频处理的单相波形的示意图；
[0024]图2是示出根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的降频处理的三相波形的示意图；
[0025]图3是示出用于实现根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的可控硅降压启动电路的原理图；
[0026]图4是根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的过零检测信号的波形图；
[0027]图5是根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的过零检测中断服务程序的流程图；
[0028]图6根据本发明的用于三相中频电机的软启动方法的30 μ s定时中断服务程序的流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面将对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0030]根据如上所述的【背景技术】中提到的电机的启动方法，经过分析认为频率为400Hz的中频电机相比工频电机的启动转矩小的原因可能与以下因素有关，第一是中频电机额定转速高，启动时转子(转速为O)与定子的旋转磁场的转速相差太大；第二是与同功率的频率为50Hz的工频电机相比，其体积小，从而转子直径也小(同等条件下转子直径小转矩也小)。因此，我们认为如何获得更大的启动转矩才是解决中频电机平顺启动的问题的关键。[0031 ] 根据如上所述的相关内容，本发明提供一种三相中频电机的软启动方法，该方法包括以下的步骤。首先，提供一台三相中频电机，比如为工作频率为400Hz的三相中频电机，然后提供用于上述三相中频电机的中频电源，有利地，所述中频电源的频率为400Hz。其次，提供可控硅降压启动电路，该可控硅降压启动电路用于对中频电源进行降压、降频处理。通过在电机启动初期为电机提供低压低频电源，由此大幅减小了电机启动时转子与定子的旋转磁场的转速相差，由此获得较大的启动转矩，使电机能够顺利地启动，电机启动并达到额定转速的1/4时，中止降频控制，电压继续上升直至额定值，使电机逐渐进入正常工作状态。