专利名称：一种多模式交流异步电动机运行控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流异步电动机运行控制装置，特别是一种 多模式交流异步电动机运行控制装置。 技术背景
交流异步电动机是工业生产中的重要动力设备，长期以来，工业 界对其运行控制进行了广泛、深入的研究。电机的运行机理和应用控 制方法逐渐成熟。电机的启动、运行、制动逐渐采用了多种模式化的 控制器来实现，如软启动、变频器、调压调速设备、制动器等。由于 电机的不同应用场合的区别及控制性能的要求不同，实际上控制器的 实现方法也千差万别。在电机的频繁启动制动场合，如果对调速要求 不高，可采用可控硅调压控制方法。目前多采用模拟电路控制方案或 者是采用单片机控制方案。前者的特点是可靠性好，实施简单，缺点 是调试复杂，模拟器件容易受温度影响产生漂移，影响控制的精度，
另外一旦需要更改控制过程就需要重新设计电路板；后者的特点是采 用了计算机处理技术，运算能力强，灵活性高可以具有一定的智能性， 克服了温漂等模拟电路的弱点，但是在大功率调压场合时，由于现场 干扰比较强，单片机内部的RAM和寄存器部件容易受到干扰，容易 产生误动作，需要附加所谓的看门狗电路对单片机的运行进行监视， 一旦发生故障，只能采用复位的方法进行处理。 发明内容
本实用新型的目的是针对上述技术中存在的不足，提供一种多模 式交流异步电动机运行控制装置，采用全数字的可编程逻辑器件作为 核心控制部件的控制方案，具有全硬件电路及内部电路结构可以灵活
编程的特点。实现了硬件逻辑电路的可靠性和现场可编程的灵活性有 机的结合。
本实用新型的目的是这样实现的，包括CPLD控制器，人机接口 电路，时钟振荡电路，电机状态检测电路，可控硅整流调压电路，同
步信号产生电路，其特征是采用全数字的可编程逻辑器件作为核心
控制器，即CPLD控制器，它是由一片CPLD芯片，或是由多片CPLD 芯片构成。由人机接口确定用户设定的工作模式和参数，工作模式可 以设定为启动模式，停止模式和制动模式。人机接口电路，时钟振荡 电路，电机状态检测电路，可控硅整流调压电路，同步信号产生电路 都分别与CPLD控制器相连接，其中电机状态检测电路和可控整流调 压电路又分别与交流异步电动机连接，并将同步信号产生电路和可控 硅整流调压电路与380V交流电网相连。同步信号产生电路的作用是 将电网三相交流电压的过零信号通过隔离电路如变压器、光电耦合 器、霍尔传感器等变成能被CPLD控制器能容许的电压的脉冲信号。 人机接口电路包含两部分指令输入部分和状态显示部分，指令输入部 分是由键盘、开关等构成，状态显示部分由数码管或发光二极管构成。 时钟振荡电路产生高频时钟可以由晶体振荡器，RC振荡器构成。电 机状态检测电路是反映电机运行状态各物理量的传感电路，包括电压 检测，电流检测，速度检测，位置检测等电路的全部或部分。
其中CPLD控制器是由时间基准生成模块，任务调度模块，输入 输出管理模块，可编程延时控制模块，可控硅触发脉冲管理模块组成 的。其工作过程是根据输入输出端口管理模块的用户输入信号，如按 钮、继电器触点等形成的数字开关量形成指令，输送到任务调度模块， 由任务调度模块协调控制，并通过其他几个模块的共同作用，配合各
种外围接口电路，完成电机的启动或制动过程。
具体模块功能叙述如下
时间基准发生模块
作为全数字时序控制电路，必须有一个基准时钟，各电路单元按 照此时钟基准进行同步。本模块的功能是接收外部晶体振荡器的高频 时钟信号通过内部分频电路生成高频时钟Hdk和低频时钟Lclk，这 样就有两种时钟同时存在。在不同场合，对需要使用不同时钟的要求 都可以得到满足。高频时钟主要给可编程延时控制模块作为计数器时 间基准，低频时钟主要作为任务调度模块的任务调度时间基准，也为 输入输出端口管理模块的延时消抖提供时间基准。 任务调度模块
根据配置不同，本模块具有软调压启动、软调压停车和直流制动 三种工作模式。本模块接收输入输出端口管理模块输入的指令信号， 输出可编程延时电路使能信号和电机状态检测使能信号，使编程固化 的工艺过程得以运行，并根据电机状态检测反馈信号决定是否结束该 工作过程。在本实用新型中，实际上是通过可编程延时电路使能信号 的使能和禁止来决定电机工作过程的开始与停止。 输入输出端口管理模块
管理系统输入的数字开关量，将启动、停止、使能等指令信号 输入到任务调度模块，将电网交流过零同步信号转接到可编程延时控 制模块。该模块同时还具有对开关量输入信号的延时消抖功能；具有 可编程数字输出开关量，可用作继电器控制，指示灯显示； 可编程延时控制模块
本模块一旦检测到从输入输出端口管理模块输入的同步信号，在对高频时钟Hclk进行计数， 一旦达到预置的计数值就向可控硅触发 脉冲管理模块输出一个脉冲同时停止计数。下一循环从检测到新的同 步信号开始。 电机状态检测模块
本模块负责电机状态检测电路的接口，如过压信号、过流信号、 停转信号、速度到达信号，堵转信号等通过对应的传感装置或电路获 得，该模块一旦得到对应的信号立刻将其反馈给任务调度模块，由其 决定采用何种处理措施。 可控硅触发脉冲管理模块
本模块的功能是将可编程延时控制模块输出的脉冲转变为适合 外部可控硅拓扑的可控硅驱动脉冲。软调压启动、软调压停车模式为 输出六路脉冲对应于三相可控硅交流调压电路，直流制动模式为输出 两路脉冲或四路脉冲对应于可控硅的可控整流电路。
本实用新型的优点是采用全硬件数字电路设计，电路简单，使用 灵活，控制系统既具备数字电路的快速和可靠性又具有现场可编程的 灵活性。
图1是本实用新型的结构示意图具体实施方式
以下结合附图对本实施例作进一步说明
由图1可知，本实用新型用作制动装置时，采用全数字的可编程 逻辑器件作为核心控制器，即CPLD控制器1，它是由一片CPLD芯 片，或是由多片CPLD芯片构成，人机接口电路2，时钟振荡电路3， 电机状态检测电路4，可控硅整流调压电路5，同步信号产生电路6
都分别与CPLD控制器1相连接，其中电机状态检测电路4和可控硅 整流调压电路5又分别与交流异步电动机7连接，在同步信号产生电 路6和可控硅整流调压电路5中接有380V交流电压。工作时用户 通过人机接口电路2设定工作模式、可控硅触发角大小，最大制动时 间，制动指令等信息，该信息传递到CPLD控制器1作为其内部电路 的工作条件。时钟振荡电路3产生的时钟作为基准输入到CPLD控制 器1的基准时钟部分用作内部时钟基准。当通过人机接口电路2发出 制动命令时，每10毫秒通过同步信号产生电路6得到380V交流电 的一路过零检测信号，经过CPLD控制器1内部的可编程延时控制模 块进行移相，获得了导通角可变的延迟信号，该信号经过CPLD控制 器1内部的可控硅触发管理模块形成两路可控硅触发信号。可控硅整 流调压电路5输出直流电压，开始制动过程；在开始制动的同时， CPLD控制器1内部的电机状态检测模块开始工作，该模块通过外部 电机状态检测电路4获得交流异步电动机7的运行信息。当检测到电 机到达停止状态时，关闭CPLD控制器1内部的可编程延时控制模块， 从而完成一次制动过程。此时可控硅调压电路可以是由可控硅构成的 全控整流电路，或是由可控硅和功率二极管构成的半控整流电路。是 将380V交流电整流成直流电压，直流电压的大小通过调节可控硅的 触发角来实现。
由图1又可知，本实用新型用作启动装置时，采用全数字的可 编程逻辑器件作为核心控制器，即CPLD控制器1，它是由一片CPLD 芯片，或是由多片CPLD芯片构成，人机接口电路2，时钟振荡电路 3，电机状态检测电路4，可控硅整流调压电路5，同步信号产生电路 6都分别与CPLD控制器1相连接，其中电机状态检测电路4和可控
整流调压电路5又分别与交流异步电动机7连接，在同步信号产生电
路6和可控整流调压电路5接有380V交流电压。工作时用户通过 人机接口电路2设定工作模式、最大启动时间，启动指令等信息，该 信息传递到CPLD控制器1作为其内部电路的工作条件。时钟振荡电 路3产生的时钟作为基准输入到CPLD控制器1的基准时钟部分用作 内部时钟基准。当通过人机接口电路2发出启动命令时，每10毫秒 通过同步信号产生电路6得到三相交流380V电源的三路过零检测信 号经过CPLD控制器1内部的可编程延时控制模块进行移相，获得了 导通角可变的三相延迟信号，该信号经过CPLD控制器1内部的可控 硅触发管理模块形成三路可控硅触发信号。从而控制可控硅整流调压 电路5输出交流电压，开始启动过程；在启动过程中，可控硅触发信 号的延时控制量由大变小， 一直到延时为零，使可控硅整流调压电路 5输出电压满幅380V。在开始启动时，CPLD控制器1内部的电机状 态检测模块开始工作，该模块通过外部电机状态检测电路4获得交流 异步电动机7的运行信息。 一旦发现过压、过流、堵转等故障发生时 立即关闭内部的可编程延时控制模块，实现启动过程的电机保护。启 动装置的可控硅调压电路是可控硅构成的三相交流调压电路。是将 380V的交流电转换成幅值可控交流电压，交流电压的幅值大小通过 调节可控硅的触发角来实现。
权利要求1. 一种多模式交流异步电动机运行控制装置，包括CPLD控制器，人机接口电路，时钟振荡电路，电机状态检测电路，可控硅整流调压电路，同步信号产生电路，其特征是，采用全数字的可编程逻辑器件作为核心控制器，即CPLD控制器，它是由一片CPLD芯片或是由多片CPLD芯片构成；人机接口电路，时钟振荡电路，电机状态检测电路，可控硅整流调压电路，同步信号产生电路都分别与CPLD控制器相连接，其中电机状态检测电路和可控整流调压电路又分别与交流异步电动机连接，并将同步信号产生电路和可控整流调压电路与380V交流电网相连。
2、 根据权利要求1所述的一种多模式交流异步电动机运行控制 装置，其特征是，CPLD控制器是由时间基准生成模块、任务调度模 块、输入输出管理模块、可编程延时控制模块、可控硅触发脉冲管理 模块组成的。
3、 根据权利要求1所述的一种多模式交流异步电动机运行控制 装置，其特征是，CPLD控制器是由一片CPLD芯片或是由多片CPLD 芯片构成的。
专利摘要本实用新型提供一种多模式交流异步电动机运行控制装置，其主要技术特征是，CPLD控制器作为核心控制器，它是由一片CPLD芯片，或是由几片CPLD芯片构成。人机接口电路，时钟振荡电路，电机状态检测电路，可控硅整流调压电路，同步信号产生电路都分别与CPLD控制器相连接，其中电机状态检测电路和可控整流调压电路又分别与交流异步电动机连接，在同步信号产生电路和可控硅整流调压电路与380V交流电网相连。其优点是电路简单，使用灵活。控制系统既具备数字电路的快速和可靠性又具有现场可编程的灵活性。
文档编号H02P23/00GK201078841SQ200620092259
公开日2008年6月25日 申请日期2006年7月26日 优先权日2006年7月26日
发明者刘菁华, 滕立波, 言 金 申请人:刘菁华;滕立波;金 言