专利名称：软起动控制系统中的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制装置，尤其涉及一种软起动控制系统中的控制装置。
背景技术：
软起动控制系统，特别是在电动机软起动控制系统中，采用调压技术使电动机端的电压缓缓平稳上升，从而实现软起动的效果。这是通过控制晶闸管的导通角而控制其输出电压来实现的。控制晶闸管导通角的过程是个复杂过程，在先技术中，需要专门对导通角进行计算的控制器，通过晶闸管相位控制触发器而实现。在这个过程中，还需要通过三相同步变压器来获得三相同步信号。所以造成软起动控制系统结构复杂，部件众多，体积庞大，导致故障率高，维修困难，维护成本高等缺点，限制了电动机软起动的应用与发展。
发明内容
本实用新型为了克服上述电动机软起动控制系统所存在的不足，提供一种用于电动机软起动控制系统的控制装置，它将双闭环比例积分微分(PID)调节器、相位控制触发器、三相同步信号处理器、电动机综合保护等多种功能集于一体，专门用于电动机软起动的控制。
为了达到上述的目的，本实用新型提供的软起动控制系统中的控制装置，它包括供电的稳压单元，输入单元，输出单元，显示器和与软起动控制系统中晶闸管触发极相连的相位控制触发器，还包括分别与输入单元、输出单元、显示器和相位控制触发器相连的中央处理单元(CPU)，分别与中央处理单元(CPU)相连的信号处理单元和存储器。
中央处理单元包含带有看门狗的微控制器，分别与微控制器相连的模数转换器(A/D)、晶振片和模拟量输入参考电位发生电路。
微控制器内包含输入端均与模数转换器输出端相连的直接斜坡控制器和速度设定器，与速度设定器的输出端相连的双闭环比例积分微分(PID)调节器，与双闭环比例积分微分(PID)调节器的输出端及直接斜坡控制器的输出端相连的起动方式选择器；所述的双闭环比例积分微分(PID)调节器包含比例积分微分控制器、模糊比例积分微分(PID)控制器，连接于比例积分微分控制器与速度设定器之间的速度比较器，连接于比例积分微分控制器与模糊比例积分微分控制器之间的电流比较器；与速度比较器相连的反馈速度检测器，与电流比较器和模糊比例积分微分控制器相连的反馈电流检测器；由反馈电流检测器通过电流比较器和模糊比例积分微分控制器至起动方式选择器构成双闭环比例积分微分调节器的内闭环的电流环；由反馈速度检测器通过速度比较器、比例积分微分控制器、电流比较器和模糊比例积分微分控制器至起动方式选择器构成的双闭环比例积分微分调节器的外闭环的速度环。
信号处理单元包含将三相电压处理得到三相同步信号的电压处理器和将三相交流电流处理得到的三相电流的平均电流值的电流处理器。
电压处理器包含分别与A、B、C三相电压信号相对应的A、B、C三条电压信号处理线，每条电压信号处理线都包含与电压信号输入端相连的电压分压器，与电压分压器相连的阻容滤波器，与滤波器相连的比较器，与比较器相连的光电隔离器。
电流处理器包含分别与A、B、C三相交流电流输入端相连的标准电阻，与标准电阻输出端相连的一个加法电路，分别与标准电阻和加法电路的输出端相连的第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路，输入端与第一、第二、第三整流电路的输出端相连的求平均值电路，输入端与求平均值电路的输出端相连的滤波电路。
中央处理单元(CPU)根据输入信号来处理得到三相同步触发信号，电压信号，电流信号，转速信号，经中央处理单元(CPU)内部实现双闭环PID运算得到可控硅触发角，再由相位控制触发器去触发各个对应的晶闸管(可控硅)，使得可控硅按要求依次导通，从而实现软起控制。本实用新型的控制装置控制回路中采用了电流检测反馈实现电流闭环控制，控制率采用模糊PID，速度调节输出的设定电流与反馈的电流差值被用于调节，经过调节后的调节信号作用在每个可控硅上，使得各可控硅按要求的顺序和触发角工作，实现电流闭环控制。根据需要可以设定双闭环PID调节控制起动方式，也可以采用直接斜坡控制方式实现软起动。通过直接斜坡起动控制信号送到相位控制触发器，这样就需要设定起始电压、切换电压和起动时间。根据用户设备对象的负载特性不同，可以采用不同的起动方式。如分机负载则可采用直接斜坡起动控制实现。
如上述的结构，本实用新型的控制装置采用了双闭环PID调节器，对电动机的转速和电流构成双闭环控制。速度检测反馈信号与起动信号产生的速度信号比较的差值被随后的PID调节器所采用，经PID计算后的到的电流给定信号送到与电流反馈信号进行比较，再采用上述的模糊电流PID控制器得到可控硅触发角信号。本实用新型控制装置内环为速度响应极快的电流环。利用本实用新型控制装置的最大电流设定和起动时间等参数对该PID参数进行修正，提高PID调节的稳定性，同时保证内环的快速性和电流的限幅。采用的外环为速度闭环，可以稳定的实现速度均匀变化，使得实际电流会跟随速度设定环节的变化，从而极大地提高了电动机软起动控制系统的性能。
本实用新型控制装置由于采用微机控制，控制装置内的电路大为简化，外围电路只实现数据采集前的处理，无相互之间的关系判断计算等，所有的工作均采用微机的中央处理器(CPU)来实现。由于微机技术的成熟及功能的提高，软件计算实现方便快捷，编程手段越来越成熟，采用的集成电路均选择成熟产品，整个装置的稳定性提高，所以本实用新型控制装置整体结构简单，外围电路少，集成度提高的同时，可靠性也得到有效的提高。
综合上述说明，本实用新型控制装置优点显著1.本实用新型控制装置功能多将双闭环PID调节器、晶闸管的相位控制触发器、三相同步信号处理单元、电动机综合保护功能集于一体。
2.本实用新型控制装置响应速度快由于采用了双闭环PID调节器，其内闭环(高速环)电流环的速度为毫秒级，满足了起动过程中的电流环处理的要求，能够快速实时地响应。
3.本实用新型控制装置调节精度高由于双闭环PID调节器的调节精度可达2‰，所以可以实现对电动机软起动过程的精确控制。
4.本实用新型控制装置集成度高将软起动控制、电动机综合保护综合考虑，融为一体，能够集成于20cm×15cm的印刷线路板上。整个装置全部集成在一个控制盒内，体积小，重量轻。这是本实用新型的一个主要特点，克服了在先技术的结构复杂、部件众多、体积庞大等的缺点。
5.本实用新型控制装置性能稳定，可靠性好，使用方便。
图1是本实用新型的控制装置结构示意图。
图2是中央处理单元(CPU)的结构示意图。
图3是本实用新型控制装置软起动控制结构示意图。
图4是电压处理器的结构示意图。
图5是电流处理器的结构示意图。
图6是本实用新型控制装置中的相位控制触发器的结构示意图。
图7是本实用新型控制装置中的显示器的结构示意图。
图8是本实用新型控制装置的流程图。
图9是双闭环调节器中模糊PID控制器中，语言变量E和E’的论域值与其隶属度函数的曲线示意图。
图10是双闭环调节器中模糊PID控制器中偏差比例系数KP和偏差积分系数KI的论域值与其隶属度函数的曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型控制装置的结构。
图1是本实用新型控制装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型包括供电的稳压单元1，输入单元8，输出单元7，显示器2和与软起动控制系统中晶闸管触发极相连的相位控制触发器5，分别与输入单元8、输出单元7、显示器2和相位控制器触发器5相连的中央处理单元3，分别与中央处理单元3相连的信号处理单元6和存储器4。
所述的连接于中央处理单元3上的存储器4，在本实施例中，它由2片存储芯片24C08组成的随机存储器(EEPROM)，用于随时保存数据。
所述的稳压单元1，在本实施例中，它由开关电源实现，稳压输出为±12V，5V，24V四组，其中±12V供给信号调整电路，5V用于中央处理单元(CPU)回路，24V用于内部继电器输出控制回路。
输入单元8实现开关量输入的滤波处理和光电隔离，滤波电路由阻容和运放实现一阶低通滤波，光电隔离采用芯片TLP521。输入信号有起动、停止、复位、上升、下降、确认、运行控制、温度过高、接触器通断信号。
输出单元7是由中央处理单元(CPU)给出逻辑信号经三极管驱动后带动继电器动作。本实施例中，用小型继电器。小型继电器的触头被用于控制外围电路，控制回路与触点的回路是隔离的。
图2是图1中的中央处理单元3的具体结构示意图。如图2所示，中央处理器3它包含带有看门狗305的微控制器302。与微控制器302相连的晶振片301，模数转换器(A/D)304和模拟量输入参考电位发生电路303。本实施例中，模数转换器采用高速带12位A/D(模数转换)，采用晶振片的最高速度可达到40MHz，现使用的速度为20MHz。由于指令集高度集成化，外加CPU采用“哈佛”流水线作业，可以达到每个机器周期可运行一条指令。现系统程序运行一个周期只需要0.1mS，而控制对象的三相交流电为工频50Hz，每个交流半波为10mS，即该180度内可以分割为100份，达到每1.8个弧度内可以改变触发角度，比在先技术的60度内改变一次触发角的要求快得多。由于采用A/D转换为12Bit的分辨率，以满量程12位计算的话，可以达到1/1024±1Bit的精度，即误差小于2‰，对电机的控制精度可以很高，从而实现精确控制。
本实施例中，所用晶振片301为20兆赫兹。用于系统出错时自动复位使用的看门狗305，模拟量输入需要使用的标准参考电位发生电路303和微控制器302选取PIC(为Peripheral Interface Controller的英文缩写，称为外围接口控制器)系列的CPU为PIC16F877芯片。其他单元均需要与该CPU进行数据交换。
图3是本实用新型控制装置中的微控制器302的内部结构及本实用新型的软起动的控制系统。
如图3所示，中央处理单元3中微控制器302内包含输入端与模数转换器(A/D)304相连的速度设定器3021和直接斜坡控制器3026，与速度设定器3021的输出端相连的双闭环比例积分微分(以下简称PID)调节器3022。与双闭环比例积分微分(PID)调节器3022和直接斜坡控制器3026的输出端相连的起动方式选择器3023，起动方式选择器3023的输出端连接到相位控制触发器5的输入端；所述的双闭环PID调节器3022包含比例积分微分(PID)控制器30221，模糊比例积分微分(PID)控制器30223，连接与PID控制器30221与模糊PID控制器30223之间的电流比较器30222，连接与PID控制器30221与速度设定器3021之间的速度比较器30220。与速度比较器30220相连的反馈速度检测器3025，与电流比较器30222相连的反馈电流检测器3024。反馈电流检测器3024的输入端连接到接于软起动控制系统中的晶闸管9与电动机(M)11之间的电流互感器10上，反馈电流检测器3024是采集电动机11的起动电流。反馈速度检测器3025连接到电动机11的主动转轴上，是采集电动机11的转动速度。由反馈电流检测器3024通过电流比较器30222和模糊PID控制器30223至起动方式选择器3023构成双闭环PID调节器3022的内闭环的电流环；由反馈速度检测器3025通过速度比较器30220、PID控制器30221、电流比较器30222、模糊PID控制器30223至起动方式选择器3023构成双闭环PID调节器3022的外闭环的速度环。起动方式选择器3023的输出端接到相位控制触发器5的输入端，相位控制触发器5的输出端触发软起动控制系统中的晶闸管的导通，通过电流互感器10对控制对象的电动机(M)11实现软起动。
所述的比例积分微分(PID)控制器30221是根据设定速度与反馈速度之误差信号e(t)来计算输出的控制规律，PID控制器的控制算式为u(t)=KPe(t)+Ki∫0te(t)dt+Kdde(t)dt]]>式中Kp是偏差的比例系数；Ki偏差积分系数；Kd是积分系数；u(t)是控制的输出信号。PID控制器结构简单，具有一定的鲁棒性，容易实现，稳态无静差，控制精度高，能满足大多数工业过程的要求。因此，长期以来广泛应用于工业过程控制，并取得了良好的控制效果。但是也存在不同程度的存在非线性、大滞后、对时变对象不太容易适应、对象模型不确定时难得到理想效果。根据其特点，将此PID控制用在相对慢变的参数即速度的闭环控制。
所述的模糊比例积分微分(PID)控制器30223是利用模糊逻辑算法并根据一定的模糊规则对PID控制的比例、积分、微分系数进行实时优化，以达到较为理想的控制效果。本实用新型控制装置中的模糊PID控制器主要由PID控制器，模糊推理单元，比较器和误差变化率计算单元组成。PID控制器实现对系统的控制，其输入信号为速度环输出的控制信号u(t)与实际电流检测值i(t)比较的误差值e(t)，计算公式同上述控制器30221的PID控制，但是系数Kp和Ki变成由模糊推理单元决定的KP和KI，模糊推理单元采用二输入二输出的形式，即以|e|和|e’|作为输入，以KP、KI作为输出。其中误差变化率e’是由误差变化率计算单元采用对误差e求微分实现。模糊控制是将输入e和e’转化为语言变量E和E’，其论域均为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，输出语言变量KI、KP的论域均为{0，1，2，3，4，5，6}，先建立E和E’的隶属度函数，如图9所示，图中NB表示负大，NM表示负中，ZO表示零，PM表示正中，PB表示正大，横座标X数值即为E或E’的论域值。再根据该两个函数用经验规则表，如表1-KP的模糊控制规则表，表2-KI的模糊控制规则表，得到KI、KP的隶属度函数，如图10所示。图中Z表示零，S表示小，M表示中，B表示大，横座标X数值即为KP或KI的论域值。模糊控制单元采用的规则如表1、表2所示，得到KP和KI，从而得到PID所需的KI、KP值。实现模糊推理单元对PID参数KP、KI进行在线整定，以满足不同的误差e和误差变化率e’对控制器参数的不同要求，而使被控对象具有良好的动态、静态性能。与传统PID比较可以看出，该两个重要的调节参数是随对象参数变化而相应变化以适应需要，从而克服时间滞后，提高系统的快速性。
表1 KP的模糊控制规则表 表2 KI的模糊控制规则表 所述的起动方式选择器3023是根据控制对象电动机(M)11的负载特性可以选择不同的起动方式，如果控制对象是分机负载，则可以选择直接斜坡起动控制。如图3所示，设定起始电压，切换电压和起动时间，直接输进相位控制触发器5上。还可以根据需要选择双闭环PID调节控制起动方式，也可以选择内闭环的电流环的起动方式。
所述的信号处理单元6，包含将三相电压处理得到三相同步信号的电压处理器(图4所示)和将三相交流电流处理得到的三相电流的平均电流值的电流处理器(图5所示)。
图4是信号处理单元6中的电压处理器的结构示意图。如图4所示，电压处理器包含分别与A、B、C三相电压信号相对应的A、B、C三条电压信号处理线；每条电压信号处理线都包含分别与电压信号输入端A、B、C相连的电压分压器A101、B101、C101；分别与电压分压器A101、B101、C101相连的阻容滤波器A102、B102、C102；分别与阻容滤波器A102、B102、C102相连的比较器A103、B103、C103；分别与电压比较器A103、B103、C103相连的光电隔离器A104、B104、C104。
如上述结构的电压处理器是将A、B、C三相电压信号经过它的处理得到A、B、C三相同步信号。如图4所示，A、B、C三相电压分别经三个对称的过零比较器A103、B103、C103后得到各自的过零同步信号。以A相为例，A相电压信号经R2，R3构成的电压分压器A101分压得到对应的电压信号，该信号通过电阻R4和电容C1构成的滤波器A102滤波后送到运放的同相端，该运放的反相端是三相电压信号通过电阻R3，R7，R11构成对称星形负载的中心点，即该运放判断A相电压信号是否过零，并给出高或低电平。比较器A103、B103、C103采用工业级的LM224芯片。运放输出高或低逻辑电平控制光电隔离后形成标准的同步逻辑信号送到微控制器(CPU)302内，由CPU根据该信号去控制对应的晶闸管，光电隔离器A104、B104、C104采用TLP521芯片。
图5是信号处理单元6中的电流处理器的结构示意图。如图5所示，电流处理器包含分别与A、B、C三相交流电流输入端相连的标准电阻R1、R2。与标准电阻R1、R2输出端相连的一个加法电路606。分别与标准电阻R1、R2和加法电路606的输出端相连的第一整流电路601、第二整流电路602和第三整流电路605。输入端与第一、第二、第三整流电路601、602、605的输出端相连的求平均值电路603，输入端与求平均值电路603的输出端相连的滤波电路604。如图5所示，A、B两相交流电流经标准电阻R1、R2产生的电压值经过第一、第二整流电路601、602整流后，送入求平均值电路603；同时A、B、C三相交流电流经过标准电阻R1、R2后通过加法电路606相加后也送入求平均值电路603中。经过求平均值电路603后求得平均值，由滤波电路604滤掉干扰信号输出平均值的电流信号。
如图5中，AAA、BBB、CCC为三相交流电流流过标准电阻R1、R2时产生的对应A、B、C相电压值，其中CCC又是由AAA，BBB电流信号经加法电路606得到的电流值。三相信号分别经整流电路后得到各自的有效值，整流电路由运放芯片LM224构成，实现小信号的运算。然后在用平均值电路求取得到三相电流的电流平均值。再经过由阻容构建的二阶低通滤波电路去除干扰信号后得到可利用的电流信号。该电流信号送到微处理器(CPU)的模拟量接口，由模数转换器将模拟信号转换成数字信号在输进微处理器(CPU)内。
图6是本实用新型控制装置的相位控制触发器5的结构示意图。如图6所示，相位控制触发器5包含输入端D0、D1、D2、D3、D4、D5分别与中央处理单元3输出的6个触发信号端DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5相连接的信号处理集成电路U1。输入端IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6分别与信号处理集成电路U1的6个信号输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5相连的集成放大电路U2。初级端分别与集成放大电路U2的6个信号输出端Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6相连的6个隔离脉冲变压器T1、T2、T3、T4、T5、T6。6个隔离脉冲变压器T1、…、T6的次级端分别接在6个晶闸管J1、…、J6的触发极上。
在本实施例中，信号处理集成电路U1选用集成电路74365芯片。集成放大电路U2采用集成电路ULN2003芯片。如上述的结构，相位控制触发器5是由中央处理器(CPU)来的6个触发信号DB0、…、DB5分别对应6路晶闸管(可控硅)。信号处理集成电路U1根据中央处理单元3输出的脉宽调制信号PWM处理DB0、…、DB5信号后得到对应的触发脉冲信号。触发脉冲信号经过集成放大电路U2放大后，控制6个对应的隔离脉冲变压器T1、T2、T3、T4、T5、T6。隔离脉冲变压器的输出即为晶闸管的触发控制信号，该信号用于晶闸管的导通和控制。
图7是本实用新型控制装置中显示器2的结构示意图。如图7所示，显示器2包含分别通过中央处理单元3上的通讯数据接口DIN，时钟信号接口CLK和控制信号接口CS连接的6个具有串口通讯功能的集成电路201、202、203、204、205、206。分别与集成电路201、…、206输出端相连的5个数码管207、208、209、2010、2011以及包含分别显示电源、待机、运行、设定和故障的5个指示灯的显示板2012。本实施例中，具有串口通讯功能的集成电路201、202、203、204、205、206选用74LS595芯片。数码管207、208、209、2010、2011选用7段数码管。指示灯选用发光二极管。
如图7所示的结构，图中DIN为通讯的数据输入，CLK是CPU给出的时钟信号，CS是控制显示输出的控制信号输入，集成电路201、…、206根据CLK信号读取其数据信号(SER)(即CPU或上位芯片给出的数据信号)并将其转换为8位数据存储在其内部一个寄存器中，在接受到CS控制信号时将寄存器的数据输出给数码管或指示灯显示出来。
图8是本实用新型控制装置软起动控制的流程图。本实用新型控制装置的软起动控制如图8所示。当本实用新型控制装置置于软起动控制系统中，控制装置开始运行，首先由中央处理单元3中的微控制器(CPU)将寄存器，存储器，外围信号进行初始化处理，即置于0。操作外围按钮命令、按键命令、控制输出、显示输出等的控制。根据参数按键可修改输入的参数，确认后的参数存储在可失电记忆的存储器中。此时显示器上可显示供电、初始、运行、故障、设定的基本状态和对应状态的参数值。指令微控制器软起动开始运行，进行电压检测和同步信号检测，即反馈电流检测器和反馈速度检测器开始检测采集电流反馈信号Kc和速度反馈信号Kn。通过模数转换器A/D将模拟信号转换成数据信号输进微控制器内。微控制器根据读取到的转速Kn和电流Kc实现双闭环调节控制或根据参数选择命令采用简单的直接斜坡控制来实现软起动的闭环控制。显示器上显示电机运行状态。上述程序基本工作完成后为准备运行进行的电压信号的采集和故障判断，主要是得到三相同步信号用于可控硅触发角的控制。根据双闭环PID调节器计算速度调节和电流调节，将获得的结果按电压的同步信号进行触发角的导通和控制，并将获得的结果按对应的三相6个可控硅发送六个控制触发脉冲，实现软起动过程控制。如果电动机已起动成功，已切换为直接运行状态，此时可控硅已被短路而且也已停止触发工作。当采集到的电压，电流信号，判断设备对象是否存在故障，如电流过流，短路，电流缺相，电压缺相等，显示器上显示故障，则控制装置停止运行，从而对电机实现保护控制。如无上述故障，控制装置控制电动机继续正常运行。如上述故障中有一个出现，则立即控制电动机停止工作，并向显示存储区送故障显示标志位，等待复位标志的出现，故障处理后回到循环入口继续等待复位命令的输入。上述在软起动过程中具体运行和控制的过程如图8所示起动开始时根据选择的工作模式进入不同的给定环节，如选择闭环控制，由速度给定环节给出一速度斜坡信号该信号送到速度环的比较器，如选择直接斜坡起动，则根据起始电压设定给出从起始电压开始的导通角的斜坡信号，并直接输出给相位触发控制环节。两个斜坡的斜率均取决于起动时间的设定，起动时间长则斜坡平缓。闭环控制模式中，根据速度环的参数可以选择是否采用速度环，如采用速度环，则将给定的速度信号与实际的速度反馈信号比较后的差值由速度PID调节器计算，计算的结果为在该偏差情况下所需要的电流值的给定，如不采用速度环，则程序根据速度给定信号直接转换为电流给定信号送给电流环。同样电流环的控制也可根据参数的选择加以不同的控制方式，如采用速度闭环调节，则将上一个输出环节给出的电流给定与实际采样到的电流信号比较得到偏差信号，根据该偏差信号按PID调节规律，外加另一个参数“起动电流倍数”来限制最大电流，一同来给出晶闸管的触发导通角控制信号。如未采用电流环，则将电流环的给定电流信号按晶闸管的触发导通角与电流关系规律转化成触发信号。上述三种情况得到的触发角信号均送到相位控制环节，由CPU的相位控制触发时间和顺序来实现晶闸管的导通控制。可见双闭环中速度环为外环，电流环为内环，速度环的输出是电流环的给定。实际使用中可根据实际工况来设定工作模式。为保证精度，程序计算中采用浮点数运算，一个浮点数占用4各寄存器，32位。由于电流环要求的响应极快，电流环的PID采用模糊PID控制，一方面满足响应要求，一方面满足控制要求，即不能由大幅度的电流超调出现。运行中的保护主要是根据设定的电动机额定电流与实际的电流采样比较计算实现，如实际电流为8倍额定电流以下，则采用的是反时限规律控制，即电流越大，保护所需要的延时时间越短，如出现8倍额定电流以上的电流，控制装置在0.2秒内给出保护继电器动作，去控制电机的主回路断开，如1.05倍以下，则能保证装置可以长时间地工作。
权利要求1.一种软起动控制系统中的控制装置，它包括供电的稳压单元，输入单元，输出单元，显示器和与软起动控制系统中晶闸管触发极相连的相位控制触发器，其特征在于包括分别与输入单元、输出单元、显示器和相位控制触发器相连的中央处理单元，分别与中央处理单元相连的信号处理单元和存储器。
2.根据权利要求1所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的中央处理单元包含带有看门狗的微控制器，分别与微控制器相连的模数转换器、晶振片和模拟量输入参考电位发生电路。
3.根据权利要求2所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的微控制器内包含输入端与模数转换器输出端相连的直接斜坡控制器和速度设定器，与速度设定器的输出端相连的双闭环比例积分微分调节器，与双闭环比例积分微分调节器的输出端及直接斜坡控制器的输出端相连的起动方式选择器；所述的双闭环比例积分微分调节器包含比例积分微分控制器，模糊比例积分微分控制器，连接于比例积分微分控制器与速度设定器之间的速度比较器，连接于比例积分微分控制器与模糊比例积分微分控制器之间的电流比较器；与速度比较器相连的反馈速度检测器，与电流比较器和模糊比例积分微分控制器相连的反馈电流检测器；由反馈电流检测器通过电流比较器和模糊比例积分微分控制器至起动方式选择器构成双闭环比例积分微分调节器的内闭环的电流环；由反馈速度检测器通过速度比较器、比例积分微分控制器、电流比较器和模糊比例积分微分控制器至起动方式选择器构成的双闭环比例积分微分调节器的外闭环的速度环。
4.根据权利要求1所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的信号处理单元包含将三相电压处理得到三相同步信号的电压处理器和将三相交流电流处理得到的三相电流的平均电流值的电流处理器。
5.根据权利要求4所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的电压处理器包含分别与A、B、C三相电压信号相对应的A、B、C三条电压信号处理线，每条电压信号处理线都包含与电压信号输入端相连的电压分压器，与电压分压器相连的阻容滤波器，与阻容滤波器相连的比较器，与比较器相连的光电隔离器。
6.根据权利要求4所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的电流处理器包含分别与A、B、C三相交流电流输入端相连的标准电阻，与标准电阻输出端相连的一个加法电路，分别与标准电阻和加法电路的输出端相连的第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路，输入端与第一、第二、第三整流电路的输出端相连的求平均值电路，输入端与求平均值电路的输出端相连的滤波电路。
7.根据权利要求1所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的相位控制触发器包含输入端与中央处理单元输出的6个触发信号端相连接的信号处理集成电路，与信号处理集成电路输出端相连的集成放大电路，初级端分别与集成放大电路6个信号输出端相连的6个隔离脉冲变压器，隔离脉冲变压器次级端的输出连接到晶闸管的触发极上。
8.根据权利要求1所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的显示器包含分别与中央处理单元相连的6个具有通讯功能的集成电路，分别与集成电路输出端相连的5个数码管，以及包含显示电源、待机、运行、设定和故障的5个指示灯的显示板。
9.根据权利要求1所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的输入单元包含对于输入的开关量进行滤波的阻容滤波器和光电隔离器。
10.根据权利要求1所述的软起动控制系统中的控制装置，其特征在于所述的输出单元包含与中央处理单元逻辑信号输出端相连的三极管和连接到外围电路上的继电器。
专利摘要一种软起动控制系统中的控制装置，它包括供电的稳压单元，输入单元，输出单元，显示器和与软起动控制系统中晶闸管触发极相连的相位控制触发器，分别与输入单元、输出单元、显示器和相位控制器相连的中央处理单元，分别与中央处理单元相连的信号处理单元和存储器。中央处理单元中的微控制器内包含外闭环为速度环、内闭环为电流环的双闭环比例积分微分调节器，直接斜坡控制器和起动方式选择器。本实用新型的控制装置中包含有三种起动方式，提供给晶闸管导通角的触发信号。具有功能多，响应速度快，调节精度可达2‰，集成度高，体积小，重量轻的特点。
文档编号H02P1/26GK2802839SQ200520041719
公开日2006年8月2日 申请日期2005年5月20日 优先权日2005年5月20日
发明者张菊标, 顾伟, 林叶春 申请人:上海海事大学, 上海聚友电气科技发展有限公司