56F8346的電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)

引言
電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流很大，一般為額定電流的4～7倍，最高可達(dá)15倍，嚴(yán)重影響了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能。晶閘管門極脈沖相位的變化可以改變輸出端電壓的幅值，以此改變負(fù)載端的電壓。基于此原理，研究了一種基于Freescale公司的DSP芯片56F8346的軟啟動(dòng)器，它可以降低啟動(dòng)電流，并且啟動(dòng)時(shí)間比傳統(tǒng)的單純降壓?jiǎn)?dòng)要短，可以替代傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)方式，解決了電動(dòng)機(jī)控制中存在的一些難題。

1 軟啟動(dòng)器總體方案
通過研究軟啟動(dòng)的基本原理和對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的分析，設(shè)計(jì)出軟啟動(dòng)控制策略。硬件設(shè)計(jì)主要包括主電路和控制電路。采用DSP控制完成系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)運(yùn)算、指令傳輸、觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化方法，并且選用C語言進(jìn)行編程，這樣既便于軟件調(diào)試和運(yùn)行，又兼顧了源程序面向過程、節(jié)省存儲(chǔ)空間的優(yōu)越性。該軟啟動(dòng)器可達(dá)到以下的技術(shù)指標(biāo)：
◆啟動(dòng)過程時(shí)間為0～60 s(可調(diào))。
◆兼有對(duì)被制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)正常啟停(非制動(dòng)停止)的功能。
◆兼有對(duì)被制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)、過載保護(hù)、過壓、欠壓保護(hù)功能。
◆環(huán)境溫度為-40～150℃時(shí)均能正常工作。

2 軟啟動(dòng)器硬件設(shè)計(jì)
軟啟動(dòng)器硬件包括主電路和控制電路兩部分。主電路通過控制反并聯(lián)的晶閘管的導(dǎo)通角來改變加載在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)?？刂齐娐钒―SP控制電路、觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、同步電路、鍵盤顯示電路等。需要檢測(cè)的物理量有電壓、電流、相位、溫度等，這些信息需送入DSP進(jìn)行處理，以形成對(duì)晶閘管的控制信號(hào)。系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

2．1 同步觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路
為了使各個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖與其陽極電源保持嚴(yán)格的同步相位關(guān)系，在系統(tǒng)中必須設(shè)置同步電路。本系統(tǒng)中，同步信號(hào)采用3個(gè)同步變壓器，同步變壓器輸出的信號(hào)經(jīng)過光電隔離及功率驅(qū)動(dòng)后送入DSP，由DSP檢測(cè)同步信號(hào)狀態(tài)，以保證晶閘管觸發(fā)脈沖相位與主電路電壓相位精確可調(diào)。同時(shí)，由三相電源經(jīng)同步變壓器后輸出的電壓信號(hào)通過電阻、電容組成的限流移相電路移相30°后，再經(jīng)過光耦TLP250驅(qū)動(dòng)后送到晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787。
TC787主要包括3路相同的部分：同步過零檢測(cè)和極性檢測(cè)、鋸齒波形成及比較電路，以及抗干擾鎖定、脈沖發(fā)生器、脈沖形成、脈沖分配和驅(qū)動(dòng)電路。觸發(fā)電路接受DSP的控制，DSP根據(jù)控制的需要由PWM輸出轉(zhuǎn)換得到一個(gè)直流電壓。該電壓被加到TC787的第4腳，4腳的電壓與芯片內(nèi)部的鋸齒波比較，取得交相點(diǎn)，控制輸出脈沖。輸出脈沖通過脈沖放大整形后送出，作為晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。晶閘管的輸入是采用光耦驅(qū)動(dòng)。圖2為一路同步觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，光耦芯片采用TLP250。