56F8346的電動機軟啟動器設計

引言
電動機直接啟動時產(chǎn)生的電流很大，一般為額定電流的4～7倍，最高可達15倍，嚴重影響了電動機的啟動性能。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的軟啟動器，它可以降低啟動電流，并且啟動時間比傳統(tǒng)的單純降壓啟動要短，可以替代傳統(tǒng)降壓啟動方式，解決了電動機控制中存在的一些難題。

1 軟啟動器總體方案
通過研究軟啟動的基本原理和對電動機啟動電流的分析，設計出軟啟動控制策略。硬件設計主要包括主電路和控制電路。采用DSP控制完成系統(tǒng)信號檢測、數(shù)據(jù)運算、指令傳輸、觸發(fā)信號產(chǎn)生等任務，實現(xiàn)電動機的軟啟動。軟件設計采用模塊化方法，并且選用C語言進行編程，這樣既便于軟件調(diào)試和運行，又兼顧了源程序面向過程、節(jié)省存儲空間的優(yōu)越性。該軟啟動器可達到以下的技術指標：
◆啟動過程時間為0～60 s(可調(diào))。
◆兼有對被制動的電動機正常啟停(非制動停止)的功能。
◆兼有對被制動的電動機短路保護、過載保護、過壓、欠壓保護功能。
◆環(huán)境溫度為-40～150℃時均能正常工作。

2 軟啟動器硬件設計
軟啟動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)的晶閘管的導通角來改變加載在電動機兩端的電壓，從而實現(xiàn)軟啟動?？刂齐娐钒―SP控制電路、觸發(fā)驅(qū)動電路、檢測電路、同步電路、鍵盤顯示電路等。需要檢測的物理量有電壓、電流、相位、溫度等，這些信息需送入DSP進行處理，以形成對晶閘管的控制信號。系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

2．1 同步觸發(fā)驅(qū)動電路
為了使各個晶閘管的觸發(fā)脈沖與其陽極電源保持嚴格的同步相位關系，在系統(tǒng)中必須設置同步電路。本系統(tǒng)中，同步信號采用3個同步變壓器，同步變壓器輸出的信號經(jīng)過光電隔離及功率驅(qū)動后送入DSP，由DSP檢測同步信號狀態(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，由三相電源經(jīng)同步變壓器后輸出的電壓信號通過電阻、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：同步過零檢測和極性檢測、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，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。晶閘管的輸入是采用光耦驅(qū)動。圖2為一路同步觸發(fā)驅(qū)動電路，光耦芯片采用TLP250。