一种交流异步电动机软启动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种交流异步电动机软启动器，包括控制器、三相交流电源、交流异步电动机以及与控制器相接的触摸屏，三相交流电源为交流异步电动机供电的回路中串联有调压保护电路，控制器的输入端接有用于采集检测三相交流电源各相电压参数相位的电压采集检测模块和用于采集交流异步电动机各相绕组电流参数的电流采集模块，控制器的输出端接有触发电路，电压采集检测模块包括电压采样电路、限压保护电路和同步信号检测电路，电流采集模块包括电流采样电路和限流保护电路。本实用新型设计新颖，结构简单，具有电压采样稳定、交流异步电动机无级调节启动和引入电流闭环控制的功能，确保电机平稳启动，系统可靠稳定，实用性强。
【专利说明】
一种交流异步电动机软启动器
技术领域
[0001]本实用新型属于异步电动机启动控制技术领域，具体涉及一种交流异步电动机软启动器。
【背景技术】
[0002]三相异步电动机具有结构简单，性能稳定，技术成熟等优点，因而被广泛应用于煤矿生产以及各种动力设备的拖动中。目前生产现场用到的异步电动机，启动方式大都采用的是直接启动，直接启动方式不需要外围控制电路、操作简单且起动转矩相对较大，因此在电网允许条件下，大部分电动机依然采用的是直接启动。异步电动机在额定电压下直接起动时的启动电流约为额定电流的4-7倍，由于启动电流大，将会使电网电压短时间内降落很多，造成电动机起动转矩减小很多，启动困难，影响电网上其他设备的正常运行；同时过大的启动电流将会在电动机轴上产生过大的电磁转矩，过大的电磁转矩对电动机的冲击会造成电动机不同程度的损坏，此外在电动机起动过程中，定子绕组中过大的起动电流，将使电动机绕组绝缘过热而老化，电动机频繁启动，严重的将会影响电动机的使用寿命；当电网容量受限制，三相异步电动机不能采用直接启动时，可以采用降低电动机端电压的方法启动，采用有级启动电动机的方式，初始力矩和初始电流虽然降低了，但是不能精细的调节电动机参数以适应特殊的软启动要求;因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理、响应快，能够快速实现异步电动机无级启动的交流异步电动机软启动器，通过在三相交流电源的输入端实时采集各相电压，并调节各相电压过零点检测电压同步信号，在交流异步电动机运行端实时采集反馈电流引入闭环控制，采用晶闸管调节驱动电压，精度高，可靠稳定，有效降低初初始电流。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种交流异步电动机软启动器，其设计新颖合理，结构简单，具有电压采样稳定、交流异步电动机无级调节启动和引入电流闭环控制的功能，确保电机平稳启动，系统可靠稳定，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:包括控制器、三相交流电源、交流异步电动机以及与所述控制器相接的触摸屏，所述三相交流电源为所述交流异步电动机供电的回路中串联有调压保护电路，所述控制器的输入端接有用于采集检测三相交流电源各相电压参数相位的电压采集检测模块和用于采集交流异步电动机各相绕组电流参数的电流采集模块，所述控制器的输出端接有驱动触发所述调压保护电路工作的触发电路，所述调压保护电路的输入端与控制器的输出端相接;所述电压采集检测模块包括电压采样电路以及与所述电压采样电路输出端相接的限压保护电路和同步信号检测电路，所述电流采集模块包括电流采样电路和与所述电流采样电路输出端相接的限流保护电路，所述限压保护电路的输出端、同步信号检测电路的输出端和限流保护电路的输出端均与控制器的输入端相接;所述交流异步电动机为三相异步电动机Ml，所述电压采样电路包括三个电压互感器，所述电流采样电路包括三个电流互感器，所述控制器为DSP微控制器TMS320F28335。
[0005]上述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述调压保护电路包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、晶闸管VT1、晶闸管VT2、晶闸管VT3、晶闸管VT4、晶闸管VT5和晶闸管VT6，所述继电器KI的动触点经保险丝FI与三相交流电源的A相火线连接，继电器KI的线圈一端与+5V电源相接，继电器Kl的线圈另一端与三极管Q2的发射极相接，三极管Q2的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器Kl的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VTl和晶闸管VT2的两端相接，反向并联的晶闸管VTl和晶闸管VT2的一端与三相异步电动机Ml的一相绕组相接;继电器K2的动触点经保险丝F2与三相交流电源的B相火线连接，继电器K2的线圈一端与+5V电源相接，继电器K2的线圈另一端与三极管Q5的发射极相接，三极管Q5的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器K2的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VT3和晶闸管VT4的两端相接，反向并联的晶闸管VT3和晶闸管VT4的一端与三相异步电动机Ml的另一相绕组相接;继电器K3的动触点经保险丝F3与三相交流电源的C相火线连接，继电器K3的线圈一端与+5V电源相接，继电器K3的线圈另一端与三极管Q7的发射极相接，三极管Q7的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器K3的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VT5和晶闸管VT6的两端相接，反向并联的晶闸管VT5和晶闸管VT6的一端与三相异步电动机Ml的第三相绕组相接。
[0006]上述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述触发电路包括三极管Q1、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6、三极管Q8、三极管Q9、变压器Tl、变压器T2、变压器T3、变压器T4、变压器T5和变压器T6，所述三极管Ql的基极、三极管Q3的基极、三极管Q4的基极、三极管Q6的基极、三极管Q8的基极和三极管Q9的基极分别与DSP微控制器TMS320F28335的输出端相接，变压器Tl的原边一端、变压器T2的原边一端、变压器T3的原边一端、变压器T4的原边一端、变压器T5的原边一端和变压器T6的原边一端均与+5V电源相接，变压器Tl的原边另一端、变压器T2的原边另一端、变压器T3的原边另一端、变压器T4的原边另一端、变压器T5的原边另一端和变压器T6的原边另一端分别与三极管Ql的集电极、三极管Q3的集电极、三极管Q4的集电极、三极管Q6的集电极、三极管Q8的集电极和三极管Q9的集电极相接，变压器Tl的副边一端经二极管Dl与晶闸管VTl的门极相接，变压器T2的副边一端经二极管D4与晶闸管VT6的门极相接，变压器T3的副边一端经二极管D8与晶闸管VT3的门极相接，变压器T4的副边一端经二极管Dll与晶闸管VT2的门极相接，变压器T5的副边一端经二极管D15与晶闸管VT5的门极相接，变压器T6的副边一端经二极管D19与晶闸管VT4的门极相接。
[0007]上述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述同步信号检测电路包括芯片LM339N、型号为TLP521-1的芯片U2、型号为TLP521-1的芯片U3和型号为TLP521-1的芯片U4，所述芯片LM339N的第7管脚与一个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第6管脚经电阻R5接地，芯片LM339N的第I管脚与芯片U2的第I管脚相接，芯片U2的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接;芯片LM339N的第5管脚与另一个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第4管脚经电阻Rll接地，芯片LM339N的第2管脚与芯片U3的第I管脚相接，芯片U3的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接；芯片LM339N的第9管脚与第三个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第8管脚经电阻R17接地，芯片LM339N的第14管脚与芯片U4的第I管脚相接，芯片U4的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接。
[0008]上述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述限压保护电路和限流保护电路均包括三个稳压二极管。
[0009]上述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述触摸屏为7寸TFT彩色触控屏。
[0010]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0011]1、本实用新型通过设置电压采样电路和电流采样电路采集三相交流电源供电线路的电压参数和交流异步电动机工作电流送入控制器中，控制器采用DSP微控制器TMS320F28335，可处理的电压范围小，因此设置限压保护电路和限流保护电路将电压采样电路和电流采样电路采集的高电压大电流限制在DSP微控制器TMS320F28335可处理的参数范围内，有效保护DSP微控制器TMS320F28335工作安全，使用效果好。
[0012]2、本实用新型通过设置调压保护电路，对交流异步电动机的每一相绕组均采用反向并联的晶闸管调节驱动电压，达到无级调节的效果且每一相均设置继电器，当电压采样电路和电流采样电路采集的参数过大时可及时切断供电回路，可靠稳定，安全性强。
[0013]3、本实用新型采用触发电路驱动触发调压保护电路中的每一个晶闸管，采用三极管信号放大的同时采用变压器功率放大，变压器还起到隔离保护的作用，抗干扰性强。
[0014]4、本实用新型设计新颖合理，投入成本低，响应速度快，控制电动机稳定启动，实用性强，便于推广使用。
[0015]综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，具有电压采样稳定、交流异步电动机无级调节启动和引入电流闭环控制的功能，确保电机平稳启动，系统可靠稳定，实用性强，便于推广使用。
[0016]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0018]图2为本实用新型调压保护电路与三相交流电源和交流异步电动机的电路连接关系示意图。
[0019]图3为本实用新型触发电路的电路原理图。
[0020]图4为本实用新型同步信号检测电路的电路原理图。
[0021]附图标记说明:
[0022]I—三相交流电源；2—调压保护电路；3—交流异步电动机；
[0023]4 一电压米样电路；5—限压保护电路；6—同步彳目号检测电路；
[0024]7—电流采样电路；8—限流保护电路；9 一控制器；
[0025]10—触发电路； 11一触摸屏。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型包括控制器9、三相交流电源1、交流异步电动机3以及与所述控制器9相接的触摸屏11，所述三相交流电源I为所述交流异步电动机3供电的回路中串联有调压保护电路2，所述控制器9的输入端接有用于采集检测三相交流电源I各相电压参数相位的电压采集检测模块和用于采集交流异步电动机3各相绕组电流参数的电流采集模块，所述控制器9的输出端接有驱动触发所述调压保护电路2工作的触发电路10，所述调压保护电路2的输入端与控制器9的输出端相接;所述电压采集检测模块包括电压采样电路4以及与所述电压采样电路4输出端相接的限压保护电路5和同步信号检测电路6，所述电流采集模块包括电流采样电路7和与所述电流采样电路7输出端相接的限流保护电路8，所述限压保护电路5的输出端、同步信号检测电路6的输出端和限流保护电路8的输出端均与控制器9的输入端相接;所述交流异步电动机3为三相异步电动机M1，所述电压采样电路4包括三个电压互感器，所述电流采样电路7包括三个电流互感器，所述控制器9为DSP微控制器TMS320F28335。
[0027]如图2所示，本实施例中，所述调压保护电路2包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、晶闸管VT1、晶闸管VT2、晶闸管VT3、晶闸管VT4、晶闸管VT5和晶闸管VT6，所述继电器KI的动触点经保险丝Fl与三相交流电源I的A相火线连接，继电器Kl的线圈一端与+5V电源相接，继电器Kl的线圈另一端与三极管Q2的发射极相接，三极管Q2的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器Kl的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VTl和晶闸管VT2的两端相接，反向并联的晶闸管VTl和晶闸管VT2的一端与三相异步电动机Ml的一相绕组相接；继电器K2的动触点经保险丝F2与三相交流电源I的B相火线连接，继电器K2的线圈一端与+5V电源相接，继电器K2的线圈另一端与三极管Q5的发射极相接，三极管Q5的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器K2的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VT3和晶闸管VT4的两端相接，反向并联的晶闸管VT3和晶闸管VT4的一端与三相异步电动机Ml的另一相绕组相接;继电器K3的动触点经保险丝F3与三相交流电源I的C相火线连接，继电器K3的线圈一端与+5V电源相接，继电器K3的线圈另一端与三极管Q7的发射极相接，三极管Q7的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器K3的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VT5和晶闸管VT6的两端相接，反向并联的晶闸管VT5和晶闸管VT6的一端与三相异步电动机Ml的第三相绕组相接。
[0028]如图3所示，本实施例中，所述触发电路10包括三极管Ql、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6、三极管Q8、三极管Q9、变压器Tl、变压器T2、变压器T3、变压器T4、变压器T5和变压器T6，所述三极管Ql的基极、三极管Q3的基极、三极管Q4的基极、三极管Q6的基极、三极管Q8的基极和三极管Q9的基极分别与DSP微控制器TMS320F28335的输出端相接，变压器Tl的原边一端、变压器T2的原边一端、变压器T3的原边一端、变压器T4的原边一端、变压器T5的原边一端和变压器T6的原边一端均与+5V电源相接，变压器Tl的原边另一端、变压器T2的原边另一端、变压器T3的原边另一端、变压器T4的原边另一端、变压器T5的原边另一端和变压器T6的原边另一端分别与三极管Ql的集电极、三极管Q3的集电极、三极管Q4的集电极、三极管Q6的集电极、三极管Q8的集电极和三极管Q9的集电极相接，变压器Tl的副边一端经二极管Dl与晶闸管VTl的门极相接，变压器T2的副边一端经二极管D4与晶闸管VT6的门极相接，变压器T3的副边一端经二极管D8与晶闸管VT3的门极相接，变压器T4的副边一端经二极管Dll与晶闸管VT2的门极相接，变压器T5的副边一端经二极管D15与晶闸管VT5的门极相接，变压器T6的副边一端经二极管Dl 9与晶闸管VT4的门极相接。
[0029]如图4所示，本实施例中，所述同步信号检测电路6包括芯片LM339N、型号为TLP521-1的芯片U2、型号为TLP521-1的芯片U3和型号为TLP521-1的芯片U4，所述芯片LM339N的第7管脚与一个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第6管脚经电阻R5接地，芯片LM339N的第I管脚与芯片U2的第I管脚相接，芯片U2的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接;芯片LM339N的第5管脚与另一个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第4管脚经电阻Rl I接地，芯片LM339N的第2管脚与芯片U3的第I管脚相接，芯片U3的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接;芯片LM339N的第9管脚与第三个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第8管脚经电阻R17接地，芯片LM339N的第14管脚与芯片U4的第I管脚相接，芯片U4的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接。
[0030]本实施例中，所述限压保护电路5和限流保护电路8均包括三个稳压二极管。
[0031 ]本实施例中，所述触摸屏11为7寸TFT彩色触控屏。
[0032]本实用新型使用时，通过触摸屏11提前设置电压采样电路4和电流采样电路7的采样值阈值范围，三相交流电源I为交流异步电动机3提供交流电源，在三相交流电源I为交流异步电动机3提供交流电源的回路中串联调压保护电路2控制供电电源的开合以及供电电压的大小避免三相交流电源I直接启动交流异步电动机3对电动机造成的损害，通过控制器9驱动触发电路10，触发电路10功率放大触发调压保护电路2中的各个晶闸管并隔离保护控制器9安全，通过电压采样电路4中的三个电压互感器采集三相交流电源I供电线路中的电压参数，通过限压保护电路5调节送入控制器9的电压信号，采集的电压信号满足控制器9的处理范围，另外，电压采样电路4采集的电压送入到同步信号检测电路6中进行电压过零点检测送入到控制器9中；通过电流采样电路7中的三个电流互感器采集交流异步电动机3工作中的电流参数，通过限流保护电路8调节送入控制器9的电流信号，电流采样电路7和限流保护电路8将采集的电流信号转换为满足控制器9的处理范围的电压值，构成电流反馈调节，控制器9根据采样的电压电流参数实时驱动触发电路10进而触发调压保护电路2，当电流采样电路7和限流保护电路8采集的电压电流数据超过设置的阈值范围时，控制器9直接驱动调压保护电路2中的继电器跳闸保护交流异步电动机3，实现无级调节交流异步电动机3启动的功能，使用效果好。
[0033]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:包括控制器(9)、三相交流电源(I)、交流异步电动机(3)以及与所述控制器(9)相接的触摸屏(11)，所述三相交流电源(I)为所述交流异步电动机(3)供电的回路中串联有调压保护电路(2)，所述控制器(9)的输入端接有用于采集检测三相交流电源(I)各相电压参数相位的电压采集检测模块和用于采集交流异步电动机(3)各相绕组电流参数的电流采集模块，所述控制器(9)的输出端接有驱动触发所述调压保护电路(2)工作的触发电路(10)，所述调压保护电路(2)的输入端与控制器(9)的输出端相接;所述电压采集检测模块包括电压采样电路(4)以及与所述电压采样电路(4)输出端相接的限压保护电路(5)和同步信号检测电路(6)，所述电流采集模块包括电流采样电路(7)和与所述电流采样电路(7)输出端相接的限流保护电路(8)，所述限压保护电路(5)的输出端、同步信号检测电路(6)的输出端和限流保护电路(8)的输出端均与控制器(9)的输入端相接;所述交流异步电动机(3)为三相异步电动机Ml，所述电压采样电路(4)包括三个电压互感器，所述电流采样电路(7)包括三个电流互感器，所述控制器(9)为DSP微控制器TMS320F28335。2.按照权利要求1所述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述调压保护电路(2)包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、晶闸管VT1、晶闸管VT2、晶闸管VT3、晶闸管VT4、晶闸管VT5和晶闸管VT6，所述继电器Kl的动触点经保险丝Fl与三相交流电源(I)的A相火线连接，继电器Kl的线圈一端与+5V电源相接，继电器Kl的线圈另一端与三极管Q2的发射极相接，三极管Q2的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器Kl的两个静触点分别与反向并联的晶丨I]管VTl和晶丨U管VT2的两端相接，反向并联的晶丨U管VTl和晶丨U管VT2的一端与二相异步电动机Ml的一相绕组相接;继电器Κ2的动触点经保险丝F2与三相交流电源(I)的B相火线连接，继电器Κ2的线圈一端与+5V电源相接，继电器Κ2的线圈另一端与三极管Q5的发射极相接，三极管Q5的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器Κ2的两个静触点分别与反向并联的晶兩管VT3和晶丨U管VT4的两端相接，反向并联的晶丨U管VT3和晶丨U管VT4的一端与三相异步电动机Ml的另一相绕组相接；继电器Κ3的动触点经保险丝F3与三相交流电源(I)的C相火线连接，继电器Κ3的线圈一端与+5V电源相接，继电器Κ3的线圈另一端与三极管Q7的发射极相接，三极管Q7的基极与DSP微控制器TMS320F28335相接，继电器Κ3的两个静触点分别与反向并联的晶闸管VT5和晶闸管VT6的两端相接，反向并联的晶闸管VT5和晶闸管VT6的一端与三相异步电动机Ml的第三相绕组相接。3.按照权利要求2所述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述触发电路(10)包括三极管Ql、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6、三极管Q8、三极管Q9、变压器Tl、变压器Τ2、变压器Τ3、变压器Τ4、变压器Τ5和变压器Τ6，所述三极管Ql的基极、三极管Q3的基极、三极管Q4的基极、三极管Q6的基极、三极管Q8的基极和三极管Q9的基极分别与DSP微控制器TMS320F28335的输出端相接，变压器Tl的原边一端、变压器Τ2的原边一端、变压器Τ3的原边一端、变压器Τ4的原边一端、变压器Τ5的原边一端和变压器Τ6的原边一端均与+5V电源相接，变压器Tl的原边另一端、变压器Τ2的原边另一端、变压器Τ3的原边另一端、变压器Τ4的原边另一端、变压器Τ5的原边另一端和变压器Τ6的原边另一端分别与三极管Ql的集电极、三极管Q3的集电极、三极管Q4的集电极、三极管Q6的集电极、三极管Q8的集电极和三极管Q9的集电极相接，变压器Tl的副边一端经二极管Dl与晶闸管VTl的门极相接，变压器Τ2的副边一端经二极管D4与晶闸管VT6的门极相接，变压器Τ3的副边一端经二极管D8与晶闸管VT3的门极相接，变压器T4的副边一端经二极管Dll与晶闸管VT2的门极相接，变压器T5的副边一端经二极管D15与晶闸管VT5的门极相接，变压器Τ6的副边一端经二极管D19与晶闸管VT4的门极相接。4.按照权利要求1所述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述同步信号检测电路(6)包括芯片LM339N、型号为TLP521-1的芯片U2、型号为TLP521-1的芯片U3和型号为TLP521-1的芯片U4，所述芯片LM339N的第7管脚与一个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第6管脚经电阻R5接地，芯片LM339N的第I管脚与芯片U2的第I管脚相接，芯片U2的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接;芯片LM339N的第5管脚与另一个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第4管脚经电阻1?11接地，芯片11039_勺第2管脚与芯片1]3的第1管脚相接，芯片U3的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接;芯片LM339N的第9管脚与第三个电压互感器的输出端相接，芯片LM339N的第8管脚经电阻R17接地，芯片LM339N的第14管脚与芯片U4的第I管脚相接，芯片U4的第4管脚与DSP微控制器TMS320F28335相接。5.按照权利要求1所述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述限压保护电路(5)和限流保护电路(8)均包括三个稳压二极管。6.按照权利要求1所述的一种交流异步电动机软启动器，其特征在于:所述触摸屏(11)为7寸TFT彩色触控屏。
【文档编号】H02P1/26GK205545016SQ201620066330
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】王党树, 刘树林, 王新霞
【申请人】西安科技大学