软起动等效正弦分频控制方法和控制装置制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种软起动等效正弦分频控制方法，包括如下的步骤：分频角度初始化，确定分频的初始角度并根据电机旋转方向选择正向序或者负向序；选择分频系数N，确定对应分频系数N的等效正弦系数KPN；按照16、13、10、7、4、3、1的顺序依次选择分频系数N，对每一个分频系数N执行分频软起动过程直至所有的值执行完毕，所述分频软起动过程基于分频系数N和等效正弦系数KPN。本发明还揭示了一种软起动等效正弦分频控制装置。
【专利说明】软起动等效正弦分频控制方法和控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动机控制【技术领域】，更具体地说，涉及一种用于异步电动机起动的软起动等效正弦分频控制方法和控制装置。
【背景技术】
[0002]异步电动机的电子(固态)软起动器是一种集软起动、软停机、节能和多功能保护于一体的电机控制装置。相比于传统的起动装置，它具有起动冲击小、保护电网、起动可重复性、成本低等优势，在各种工控场合得到了广泛的应用。
[0003]目前市场上在售的电子软起动器都是采用电压斩波的控制方式，通过调节给电机定子电压的大小来实现软起动(电压控制方式)。在降低电压起动的同时，虽然起动电流减小，但是起动转矩减小的更多。传统的软起动方法是降压起动，不可避免的使转矩减小了。在某些应用中，电机需要带重载起动，这种情况使用传统的方式软起动电动机较为困难。因此传统的软起动方式只能应用在电动机起动转矩在额定转矩的60%以下的情况。当电机在超过60%的重载或额定负载起动时，普通的电压控制调节方式就不能完成这一目标，因为根据电机转矩特性:转矩与电压成正比，重载电机起动时所需励磁转矩较高(一般要超过额定转矩)，而电压控制方式中只控制电压幅值这一个向量，电压与转矩成正比关系，造成在重载电机起动时失败。
[0004]在电动机带重载启动下使用传统的软启动方法，起动比较困难。从电动机转矩表达式中可以看出，电动机的起动转矩与频率成反比，如果在降压的同时也相应的降低电源
的频率，则可以实现启动高转矩。
[0005]
【权利要求】
1.一种软起动等效正弦分频控制方法，其特征在于，包括: 分频角度初始化，确定分频的初始角度并根据电机旋转方向选择正向序或者负向序； 选择分频系数N，确定对应分频系数N的等效正弦系数Kpn ； 按照16、13、10、7、4、3、1的顺序依次选择分频系数N，对每一个分频系数N执行分频软起动过程直至所有的值执行完毕，所述分频软起动过程基于分频系数N和等效正弦系数Kpn。
2.如权利要求1所述的软起动等效正弦分频控制方法，其特征在于，对于每一个选定的分频系数N，确定对应的等效正弦系数Kpn以及进行分频软起动过程包括: 确定分频系数N的设定运行时间Tn ； 根据异步电动机的转速和给定的转矩以闭环确定等效正弦系数KPN，或者根据实际负载以开环确定等效正弦系数Kpn ； 判断在分频系数N下的当前运行时间是否小于Tn，如果当前运行时间不小于Tn，则结束对当前选定的分频系数N的分频软起动过程； 如果当前运行时间小于1，则根据当前选定的分频系数N对应的等效正弦系数Kpn计算触发角度； 在触发角度对应的触发 时刻触发晶闸管。
3.如权利要求2所述的软起动等效正弦分频控制方法,其特征在于,根据当前选定的分频系数N对应的等效正弦系数Kpn计算触发角度包括:
cos a -KpnSin (N.α ) =cos (k π ) 其中，Kpn是等效正弦系数，α是触发角度。
4.一种软起动等效正弦分频控制装置，通过触发电路连接到晶闸管，晶闸管串接在电网电压和异步电动机之间，其特征在于，该软起动等效正弦分频控制装置包括: 电网电压检测电路,检测电网电压； 电网电流检测电路,检测电网电流； 机端电压检测电路，检测异步电动机的机端电压； 电网电压角度计算模块，连接到电网电压检测电路和电网电流检测电路，依据电网电压和电网电流计算电网电压角度； 转速识别模块，连接到机端电压检测电路，依据机端电压计算异步电动机的转速，通过由转速识别模块和转矩给定构成的闭环调节器确定等效正弦系数Kpn，或者根据实际负载以开环确定等效正弦系数Kpn; 分频起动触发模块，连接到电网电压角度计算模块和转速识别模块，依据电网电压角度和异步电动机的转速，按照分频系数N执行分频软起动，其中分频系数N按照16、13、10、7、4、3、1的顺序依次取值，分频起动触发模块对每一个分频系数N的值计算并输出触发信号; 限流控制器，连接分频起动触发控制模块和触发电路，限流控制器检测异步电动机的机端电流，根据机端电流对触发信号进行限流，限流后的触发信号提供给触发电路。
5.如权利要求4所述的软起动等效正弦分频控制装置，其特征在于，所述分频起动触发模块包括: 分频系数选择器，分频系数选择器提供分频系数N，分频系数选择器按照顺序依次提供.16、13、10、7、4、3、1 的分频系数 N ; 运行时间控制器，确定对应当前选定的分频系数N的设定运行时间Tn，判断在当前选定的分频系数N下的当前运行时间是否小于Tn，如果当前运行时间不小于Tn，则结束对当前选定的分频系数N的过程，选择下一个分频系数N ； 分频触发控制器，在运行时间控制器判断当前运行时间小于Tn时，根据当前选定的分频系数N确定对应的等效正弦系数KPN，基于分频系数N和等效正弦系数Kpn计算触发角度，输出对应触发角度的触发时刻作为触发信号。
6.如权利要求5所述的软起动等效正弦分频控制方法，其特征在于，分频触发控制器基于分频系数N和等效正弦系数Kpn计算触发角度包括:
cos a -KpnSin (N.α ) =cos (k π ) 其中，Kpn是等效正弦系数，α是触发角度。
7.如权利要求5所述的软起动等效正弦分频控制装置，其特征在于，所述分频触发控制器接收异步电动机的转速作为参考信号。
8.如权利要求4所述的软起动等效正弦分频控制装置，其特征在于，所述分频起动触发模块对分频角度初始化，确定分频的初始角度并根据电机旋转方向选择正向序或者负向序。
9.如权利要求4所述 的软起动等效正弦分频控制装置，其特征在于，所述分频起动触发模块接收异步电动机转矩作为参考信号。
【文档编号】H02P1/26GK103904955SQ201210571879
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】尹天文, 李长乐, 张扬, 柴熠, 张美娟, 史振兴, 李兵, 宫玉晓, 冯异 申请人:上海电科电器科技有限公司, 浙江正泰电器股份有限公司