电动机的软启动

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摘 要异步电机在生产中广泛应用。在低于额定负载时,电机的运行效率较低;动态调节电机端电压,使其跟随负载变化以降低能耗,提高电机效率。在理论分析的基础上,本文针对异步电动机传统启动方式的缺陷,提出了智能软启动的控制方案,并对控制系统进行了实验仿真研究。根据异步电动机的不同工作情况,设计了斜坡电压启动控制模式和限流启动控制模式。同时,本论文还提出了不同于其他常见的节能方法即模糊控制节能。该节能控制方法充分利用了当前较先进的模糊控制的优点,控制方案设计简单明了,在软硬件资源上都比传统方法有很大的节省,控制效果也比其他方法有很大改善。该装置还兼具有各种保护功能实现了数字化多功能的保护。关键词:异步电动机;软启动;模糊控制;单片机II山东科技大学学士学位论文 ABSTRACTAsynchronous motor has an extensive application in manufacture. The efficiency is quite low when themotor is running under the rated load. Dynamically adjusting the terminal voltage of the motor according to the changeof the load can greatly reduce the consumption, and thus improve the efficiency. This paper provides design of the softstar energy saving controller of motor,To solve the problem of traditional start defect of an asynchronous motor, this paper presents a new control method of intelligent soft-start. Experiment certificate,this method overcomes traditional start defect and achieve satisfying result. Meanwhile, to achieve satisfying energy saving effect, fuzzy control method is applied in this system. Fuzzy control has many strong points .Fuzzy control method saves resources of software and hardware and energy saving effect is better than others methods. This system also possesses various protective functions.Keywords: asynchronous motor; soft-start; fuzzy control;mcu装订线目录目录1 绪论11.1引言11.2传统启动与软启动的比较11.3软启动技术42 软启动62.1软启动硬件电路62.1.1软启动器在三相交流电机主控制回路中的地位和作用62.1.2软启动器结构框图72.1.3启动装置主电路82.1.4晶闸管触发电路102.1.5电源电路112.1.6电压同步信号采样及处理电路122.1.7电流检测电路122.1.8单片机控制电路132.2移相触发控制算法142.2.1触发要求142.2.2斜坡电压控制模式152.2.3限流启动控制模式152.3软件设计162.3.1主程序162.3.2故障检测模块162.3.3软启动模块173 节能运行193.1电动机实际运行的现状及节能重要性193.2常见的节能方法193.3模糊节能控制原理203.4模糊控制的建立223.4.1模糊控制器的语言变量233.4.2语言变量值的选取233.4.3量化因子与比例因子243.4.4隶属度函数与模糊控制规则244 数字化多功能保护294.1引言294.2异步电动机故障的判据294.2.1热过载294.2.2断相304.2.3电源电压反相304.2.4短路304.2.5堵转和启动时间过长314.2.6接地314.3数据采集314.4保护部分的软件设计315 结论34参考文献35致谢36附录一37附录二5456Made by SQH山东科技大学学士学位论文1 绪论1.1引言三相异步电动机因其结构简单,性能稳定及无需维护等特点,在各行业中得到了广泛的应用。但它是以反电势为主的负载,即以反电势来平衡外加电压。电动机的反电势随着转子转速的增加而逐渐增大,电动机在启动开始时反电势为零,所以启动电流很大。这样大的启动电流不仅加重了进线供电电网以及接在电动机前面的开关电器的负荷,而且对电网及其负载造成干扰,严重时甚至危害电网的安全运行;同时,由于启动应力较大,出现的巨大转矩又会使电动机发生猛烈的冲振,并且也给用作动力传输辅助设备(如三角皮带、变速机构)和做功机械设备带来不可避免的机械冲击。所以,这种“硬启动”不仅会缩短传动单元和做功机械设备的使用寿命,而且过高的启动电流还会引起供电电网的电压骤然跌落,致使那些对电压敏感的用电设备产生负面影响。1.2传统启动与软启动的比较常用的三相异步电动机结构简单,价格便宜,而且性能良好,运行可靠。对于小容量电动机,只要供电网络和变压器的容量足够大(一般要求比电机容量大4倍以上),而供电线路并不太长(启动电流造成的瞬时电压降落低于10%15%),可以直接通电启动,操作也很简便。对于容量大一些的电动机,问题就不这么简单了。 在式(1.1)和式(1.2)中已导出异步电动机的电流和转矩方程式,启动时,s =1,因此启动电流式(1.3)和启动转矩式 (1.4)分别为(1.1) (1.2)(1.3) (1.4)由上述二式不难看出,在一般情况下,三相异步电动机的启动电流比较大,而启动转矩并不大。对于一般的笼型电动机,启动电流和启动转矩对其额定值的倍数大约为启动电流倍数启动转矩倍数 中、大容量电动机的启动电流大,会使电网压降过大,影响其他用电设备的正常运行,甚至使该电动机本身根本启动不起来。这时,必须采取措施来降低其启动电流,常用的办法是降压启动。由式(1-3)可知,当电压降低时,启动电流将随电压成正比地降低,从而可以避开启动电流冲击的高峰。 但是,式(1-4)又表明,启动转矩与电压的平方成正比,启动转矩的减小将比启动电流的降低更快,降压启动时又会出现启动转矩够不够的问题。为了避免这个麻烦,降压启动只适用于中、大容量电动机空载(或轻载)启动的场合。 传统的降压启动方法有: 星-三角(Y-)启动定子串电阻或电抗启动自耦变压器(又称启动补偿器)降压启动它们都是一级降压启动,启动过程中电流有两次冲击,其幅值都比直接启动电流低,而启动过程时间略长,如图1.1所示。直接启动 软启动器一级降压启动 图1.1异步电动机的起动过程与电流冲击现代带电流闭环的电子控制软启动器可以限制启动电流并保持恒值,直到转速升高后电流自动衰减下来(图1.1中曲线c),启动时间也短于一级降压启动。主电路采用晶闸管交流调压器,用连续地改变其输出电压来保证恒流启动,稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路,以免晶闸管不必要地长期工作。视启动时所带负载的大小,启动电流可在 (0.54) IsN 之间调整,以获得最佳的启动效果,但无论如何调整都不宜于满载启动。负载略重或静摩擦转矩较大时,可在启动时突加短时的脉冲电流,以缩短启动时间。软启动的功能同样也可以用于制动,用以实现软停车21.3软启动技术近年来,随着电力电子技术、半导体技术及计算机技术的发展,采用晶闸管为主电路元件,单片机为控制核心的智能化软启动器成为可能1。软启动是指通过交流电机的降压启动,限制电机的启动电流,从而达到在启动过程中减少电压降、避免开关跳闸、限制机械冲击的目的。三相交流异步电动机的启动转矩Ma直接与所加电压U的二次平方有关,换句话说,只要降低电动机接线端子上的电压就会影响这些值。以晶闸管为主电路的软启动技术其启动方式可选择恒流或斜坡启动;力矩匀速、平滑上升、无二次冲击力矩;冲击电流为1次;转换方式为闭路转换:启动级数为连续无级;有过流、堵转过流、欠流缺相、电机过热和漏电保护;负载范围2. 2 - 800kw、可带不超过50%Te的负载启动;启动时间2-200s可调。所以用软启动来控制电动机的启动,不但能实现在启动过程中无冲击地平滑启动,而且可根据电动机负载特性来调整启动过程中的各种参数。同时可实现节能运行和各种保护功能。在电动机启动时应用软启动技术,通过对晶闸管的相位控制,使电动机接线端子上的电压从预先可灵活整定的启动值上升到电网电压,从而使电流以及初始转矩能最佳地与传动装置实际需要相适应。总上,软启动器具有矿用真空磁力启动器和交流电压软启动的功能,是一种机电一体化及微电子技术的高科技智能产品。其模块化的安装结构,特别适应使用和维修。该软启动器适用于交流660V、1140V电压的异步电动机重负荷软启动,以及各种情况下的磁力启动。软启动时具有启动电流小、启动速度平稳可靠、对电网冲击小等优点,且启动曲线可根据现场实际工况调整,从而减少了启动时的皮带机、刮板机冲击力,降低了对皮带机、刮板机的损害,延长了皮带机、刮板机的使用寿命。2 软启动2.1软启动硬件电路电子软启动器采用单片机进行智能化控制,不但克服了传统降压启动的弊端,而且从根本上解决了电动机启动时带来的问题。该软启动器是一种集控制、自诊断和保护于一体的小型化,多功能控制器。通过改变控制参数,就能改变电动机的启动特性,保证负载在要求的启动特性下平滑启动,并降低启动时对电网的冲击,充分体现了电子软启动灵活、方便、适应性强的特点3。软启动器的晶闸管调压电路由6个晶闸管两两反向并联组成,串接于交流异步电机的三相供电线路之上。加入启动信号后,系统软件首先施加若干毫秒的固定延时用于系统自检,然后进行有关计算,输出晶闸管触发信号,通过控制晶闸管导通角,使启动器按所设计的模式调节输出电压、控制电动机的启动过程。启动过程完成后,单片机再发出控制信号,启动器将用于短接可控硅的旁路接触器吸合,短路掉所有的晶闸管,使单片机控制系统停止工作,电机直接投入电网运行,避免不必要的电能损耗。2.1.1软启动器在三相交流电机主控制回路中的地位和作用软启动器在三相交流电机主控制电路中的地位和作用如图2. 1PEKM2MKM1ABC1/L13/L25/L32/T14/T26/T3QF软起动器PE图2.1 软启动器在三相交流电机主控制电路中的地位和作用 在需要用软启动器来启动电动机时,把软启动器按上图所示的接法按入。在启动过程中,旁路接触器KM2断开,K M1闭合,软启动器接入,由控制信号控制软启动器运行,从而实现电机的软启动。经过一段时间的运行后,电动机达到正常状态,启动结束。软启动器自动切除,旁路接触器K M2接通,从而实现电机的安全启动运行。2.1.2软启动器结构框图图2.2 软启动器结构框图主电路脉冲产生及触发电路控制电源单片机控制电路旁路接触器L1L2L3同步信号Uk起动信号状态信号T1T2T3该软启动器系统硬件由主电路、脉冲产生及隔离电路和单片机控制电路三部分组成。2.1.3启动装置主电路L1T1L2T2L3T3图2.3 软启动主电路该主电路采用大功率晶闸管,连接形式为反并联,由晶闸管触发装置输出两个互相差180的触发脉冲。主电路工作过程:断开开关K M2后,控制电路的SB1按下,由单片机控制使KM 1闭合接通启动电路。启动过程中,由预先在单片机中设置的晶闸管的初始导通角和初始电压开始,由单片机控制,使电动机的端电压由预先设置的初始电压以一种线性函数的关系逐渐上升(其数学模型将在后面介绍),而这一过程则由单片机控制晶闸管的导通角来实现。当电动机的端电压达到要求后,由单片机控制使KM2闭合KM 1断开。电动机进入正常运行状态。该主电路元件过压保护由阻容元件实现。2.1.4晶闸管触发电路KZ2KZ1KZ4KZ6KZ3KZ5IKJ004815169KJ004KJ004II881616151599+-同步信号同步信号同步信号由D/A转换R图2.4 晶压管触发电路晶闸管触发电路采用集成芯片KJ004,因三相电动机主电路中有六只晶闸管,每一片KJ004可输出两个互相差180的触发脉冲,故采用三片KJ004组成智能型电动机启动装置触发电路。KJ004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004器件输出两路相差180度的移项脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。该电路具有输出负载能力大,移项性好,正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。 该电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏移电压、移电压综合比较放大电路和功相率放大电路四部分组成。该触发器1端为正向脉冲输出端,15为负向脉冲输出端,8为同步信号接收端,9为控制信号接收端,单片机输出的控制信号经D/A转换后再经运算放大器作为控制信号输入到9号端口1下图为8、 9、1、15各点的电压波形P8P9P1P15图2.5 KJ004各点电压波形+5V7805+-图2.6 电源电路2.1.5电源电路该电源电路由控制变压器的电压经滤波、整流、稳压后变成标准工作电源供给整个控制系统4。电源电路如图2.6所示。2.1.6电压同步信号采样及处理电路+15VR37407R45VR1R2图2.7 电压同步信号采样及处理电路该电路中由来自同步变压器的电压信号经电压比较器、光电隔离及功率驱动后送入8051的外部中断(INT0)以保证8051控制晶闸管触发脉冲相位时使其能与主回路电压相位精确可调。同时,由同步变压器来的电压信号不经过上述变换送到KJ004的8号端口即同步信号接受端5。2.1.7电流检测电路R1D1C1D2R2+-图2.8 电流检测电路电流检测电路由电流互感器测出电动机的实时工作电流经整流、滤波、放大、A/D转换及光电隔离后送入单片机。它能准确地反映主电路中的电流,又能使控制电路与主电路隔开,既安全又减少了干扰。电流互感器、电阻R组成电动机电流检测电路;二极管D1、电容C1,电阻R2组成办波整流滤波电路,将R1上的交流信号电平转换为直流信号电平。稳压Dz限制输出电平幅度不超过3V。2.1.8单片机控制电路单片机又称单片微处理器,其基本结构是将微型计算机的基本功能部件:中央处理器、存储器、输入接口、输出接口、定时器/计时器、中断系统等全部集成在同一个半导体芯片上。目前,单片机正朝着高性能和多品种发展,但是由于MCS-51系列8位单片机仍然能满足绝大多数应用领域的需要,可以肯定,以MCS-51系列为主的8位单片机,现在及将来的相当一段时期仍然将占据单片机应用的主导地位。8051单片机内部是有CPU、4KB的ROM、256B的RAM、4个8位的I/O并行端口、一个串行接口、两个16位定时/计数器等组成并采用40脚双列直插式封装工艺。8051单片机芯片定时器/计数器:8051单片机有2个16位的定时/计数器:定时器0(T0)和定时器1(T1)。它们都有定时器或事件计数的功能,可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。T0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成,T1则由TH1和TL1构成。作计数器时,通过引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)对外部脉冲信号计数,当输入脉冲信号从1到0的负跳变时,计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。根据需要8051单片机芯片的串行口工作方式可设置为4种工作方式。SM0 SM1方式功能说明波特率0 0方式0移位寄存器方式fosc/120 1方式110位异步收发可变1 0方式211位异步收发fosc/64(32)1 1方式311位异步收发可变串行工作方式0,为同步移位寄存器输入/输出方式,常用于扩展并行I/O口。串行工作方式1,它是波特率可变的10位异步通信方式,有TXD端发送数据,RXD端接收数据,以帧的格式传送数据。串行工作方式2和串行工作方式3都是11位异步通信,操作方式完全一样,只是波特率不同,适用于多机通信。如图2.9,单片机呈检测输入信号的状态。单片机的输入信号为软启动的输出电压和输出电流采样值,将电压采样值作为状态信号,状态信号用来指示电机是否达到达速电压UR,若达到达速电压UR, 8051发出信号通过驱动器使运行继电器得电,断开软控制电源,旁路接触器得电,软启动结束。由于电机的达速电压不可能做到完全一致,所以采用电流检测的方式来判断是否达到达速电压。电流采样值超过某个范围,将视作故障信号。单片机接受到故障信号继电器动作,断开控制电源,同时旁路接触器也不得电,停车。4A/D 8051驱动驱动运行继电器运行继电器状态信号图2.9 单片机控制电路2.2移相触发控制算法启动过程中,通过控制晶闸管的导通角,调节电动机的端电压,以限制启动电流,减小对电机的冲击。下面就论文中的斜坡电压启动控制模式和限流启动模式,给出这两种算法的数学模型及关键参数6。2.2.1触发要求对晶闸管门极触发的要求一般应满足7:触发脉冲应有足够的功率,触发脉冲的电压、电流应大于晶闸管要求的数值,并留有一定的余量;触发脉冲的相位应在规定的范围内移动;触发脉冲与晶闸管主电路电源同步,同频,且具有固定的相位关系,使每一周期能在同样的相位上触发;触发的波形一定要满足要求,对感性负载,一般大于50Hz的180。各相电压由负变正的过零点就是三相三线交流调压电路的门极起始控制点(即a =0的点)。触发相位自UT1-UT6依次滞后60。当改变时,电路有三类不同的工作状态(为防止电动机进入第三类工作状态),理论上的移相范围应为090。考虑触发波形的要求,移相范围应满足2070。2.2.2斜坡电压控制模式电压斜坡启动用于重载启动。输出电压由小到大斜坡线性上升,将传统的降压启动变有级为无级。电压斜坡启动缺点是启动转矩小,转矩特性呈抛物线型上升,对启动不利,且启动时间长,对电机也不利。改进的方法是采用双斜坡启动:输出电压先迅速升至U1(电动机启动所需最小转矩所对应的电压值),然后按设定的速率逐渐升压,直至额定电压。初始电压及电压上升率可根据负载特性调整。这种启动方式的特点是启动电流相对较大,但启动时间相对较短。2.2.3限流启动控制模式限流软启动主要用于轻载启动。在启动过程中限制启动电流不超过某一设定值(Im),其输出电压从零开始迅速增长,直到其输出电流达到预先设定的电流限值Im,然后在保持输出电流I0 then U=NB(2) if P=PM andP0 then U=NM(3)if P=PS andP0 then U=NS(4) if P=ZO then U=ZO(5)if P=NS andP0 then U=PS(6) if P=NM andP0 then U=PM(7) if P=NB andP0 then U=PB模糊关系的求取。模糊控制规则实质上是一组多重条件语句,由模糊集合理论可知,这种因果关系可以表示为从输入论域到控制论域的一个模糊关系矩阵R根据Mamdani模糊推理方法有同理可得、 ,根据以上R的等式,把所有得到的关系矩阵相加即可得R。 模糊控制器的控制量取决于控制量,而控制量由下式得到 (3-4)由上式可见,U实际上等于误差向量和模糊关系的合成。而在本论文中U就为U,e为P。所以当取P为PB时,则有: 同理,当取P为PM时,则有: 当取为PS时,则有: 当取P为ZO时,则有: 当取P为NS时,则有: 当取P为NM时,则有: 当取P为NB时,则有: 由以上过程求得的控制量U为一模糊向量,例如,当P为PB时,有 它可以改写为按照“隶属度最大原则”的表决方法,应选择控制量U= 4。即当输入功率的变化为正时,电压降低,模糊控制执行正向搜索;当输入功率变化为负时,电压抬高,模糊控制器执行反向搜索。为减小搜索过程的振荡,当输入功率变化较小时,电压的减小幅度较小一些,以保证收敛到最小功率运行点。上述模糊化、模糊推理以及去模糊化的运算工作量很大,特别是模糊推理,要进行许多繁琐的矩阵运算,在线实时计算会影响系统的实时性能甚至不能完成。为此,在实际工程设计中,往往将这些大量的计算工作离线完成,得到模糊控制器输入量的量化等级与输出控制量的量化等级之间的确定关系。这种关系称为模糊控制表。将离线求出的控制表存储在计算机中,计算机实时控制时只要将连续变化的输入进行量化,得到其等级,然后从计算机的存储器中直接查控制表,获得相应得输出控制量等级。根据以上类似的表决方法可以依次类推得到模糊控制的响应表,简称控制表。经模糊推理,得到模糊控制的控制表(表3-3)。其流程图如图3.2所示。这样,模糊控制就退化为根据模糊输入对该表的查询。在软件设计时将该表事先置入内存中供实时查表使用。在实际控制盯,模糊控制器首先把输入量量化到输入量的语一言变量论域中,再根据量化约结果去查表求出控制量,可大大提高模糊控制的实时效果、节省内存空间。|P(k)|Pm查控制表,得控制输出u(k)离散化: 控制输出U(k)结束开始设置输入输出论域和初值取采样值P(k)、P(k-1)计算P(k)= P(k) -P(k-1)转换到基本论域 NNY图3.2 查表法模糊控制流程图4 数字化多功能保护4.1引言异步电动机以其结构简单、成本低廉、运行维护方便等特点而广泛应用于各行各业。但是,电动机因过载、缺相、接地等故障烧毁绕组的事故时有发生。随着科学技术的发展,现代电动机采用了高性能电磁材料和绝缘材料,在增效节能、降低成本的同时,体积重量不断减小,电动机热容量减小,从而使得电动机绕组的电流密度显著增加,电机过载时温升速度比老式电机快2-2.5倍。同时,由于控制系统的复杂化和多样化,要求电动机经常运行在频繁起制动、正反转、间歇负载以及变负载等工况下,电动机的发热情况及其所受到的电动力和热力的冲击相当悬殊,而电动机的使用寿命与它所受到的启动频率和持续时间密切相关。因此本论文在分析传统可靠的电机保护的基础上,提出了一种数字化多功能保护装置,针对交流电动机单片机微机的保护,建立数学模型,通过软件程序和硬件电路,实现电动机过载、断相、反相、短路、堵转及启动时间过长等故障的保护10。4.2异步电动机故障的判据异步电动机各种故障及异常运行状态通常反映为定子三相电流的变化,根据电动机在不同的运行状态下其过流、正序电流、负序电流和零序电流的不同分布组合与各种故障类型之间的对应关系,对检测所得的电流加以分析判断,实现对电动机过载、反相、短路、堵转及启动时间过长等故障的保护4.2.1热过载过载保护属于热保护,它与发热的温升有关,但电动机的温升不仅取决于绕组电流,除铜耗外,还与铁耗、机械损耗等有关;另一方面还存在散热过程。此外,由于实际供电系统中存在大功率整流负载、单相负载等造成的电网电压变形和电压不平衡以及电动机绕组不完全对称等原因,电流中含有一定的负序分量。对于笼型感应电动机,转子对负序电流和正序电流所表现出的电阻之比为:KR=1.20-6,转子发热损耗与其电阻成正比。所以数值相同的负序电流产生的损耗接近于正序电流的KR倍。对于定子绕组,由于正序电阻与负序电阻相同,故数值相同的正序电流和负序电流产生的定子发热损耗相同。所以在建立电动机过载保护模型时必须对负序电流予以足够的重视。 采用一个周期内采样三相电流12点的全波傅立叶算法,即每隔Ts= 1.667ms采集一个点,当采完12个点后,计算出一个周期内12个采样点的正、负、零序电流值,允许过载时间己到,断开电源进行跳闸保护。而当检测到实际电流大于额定电流的1. 5倍时,就发出预警信号,表示电动机己处于过载状态。4.2.2断相断相是造成三相感应电动机烧毁的一个主要原因。 在用单片机进行运算处理时,可按以下方法进行:任何非对称三相电流都可以分解为正、负序和零序三组分量,由于正、负序分量是三相对称的,所以分析及单片机处理均对电流的正负序方分量中的一相进行。4.2.3电源电压反相许多场合是不允许出现逆向相序的,偶尔出现的逆向相序将导致事故发生。4.2.4短路三相短路可由过电流的强度得到反映,根据一个正弦波内各点采样计算出有效值Ieq,如果Ieq8Ie,则立即跳闸。4.2.5堵转和启动时间过长电动机在开始启动后,经过t1=20 s后,如果有效值Ieq2Ie,则经过t2=1.5s后跳闸,实现启动时间过长保护。如果经t1=20s后,Ieq2Ie则表示电动机已投入正常负荷运行。启动后若Ieq4Ie,则经过t3=0. 5s后跳闸,实现堵转保护。4.2.6接地一般电动机供电网络为不接地或小电流接地系统。当电动机发生接地故障时,其接地故障点零序电流为电容电流,且幅值很小,为提高灵敏度,可按零序互感器测量的零序电流再乘上可靠系数进行整定13。4.3数据采集本安全保护装置考虑到要测量主电路的三相电流,故把该电量经电流传感器变换以后的信号送入A/D转换。启动A/D转换,将转换信号送到单片机进行运算处理,从而完成数据采集。其硬件电路设计参考前面的软启动电路。4.4保护部分的软件设计系统软件是整个系统的核心,本装置的软件包括模拟量的采集与处理,电动机运行状态的判断,以及各种保护功能的实施二软件采用模块化结构,使程序简单明了。控制软件主程序流程图如图4.2所示。起动交流采样起动全波傅立叶算法是否反相正常起动否?转子堵转否?是否短路?是否断相?接地保护否?过载否?反相跳闸延时跳闸堵转跳闸短路跳闸断相跳闸接地跳闸过载跳闸YNYYYYYN图4.2 保护部分软件主程序框图通过对以上几部分的总体设计,可以看出,采用晶闸管为主电路元件,单片机为控制核心的智能型启动设备来完成电动机的启动过程己成为现实,在整个启动过程中可无冲击地启动电动机,并可根据负载的特性来调节启动过程中的各种参数,如限流值和初始导通角等,从根本上解决了传统的启动方式的各种弊端。同时,在轻载和空载时,应用模糊控制实现节能运行,控制机理简单,容易实现,节能效果明显:此外,该控制器具有多种对乏动机的保护功能,实现了数字化多功能保护15。5 结论通过以上对智能软启动节能控制器的设计可以看出该系统具有如下的一些特点:(1)减小启动电流,一般启动电流只为额定电流的1.22倍,防止启动引起电网较大的跌落。(2)减轻电机启动时的机械冲击,延长机械零件的使用寿命。(3)新上项目采用智能软启动器可以降低电网设计容量(包括减小变压器容量、电缆截面积、熔断丝规格等)节约投资。(4)该装置采用模糊智能控制,所以具有较强的鲁棒性,对不同的电动机可以采用同样的模糊推理软件。它可自动跟踪负载变化,取得较好的节能效果。(5)模糊节能控制简洁,其调节规律内涵丰富,包容面大,具有较强的自适应能力。(6)该装置保护功能完善,使用灵活方便,软件结构简单,软件为模块结构。可根据需要选择保护功能。不足与需要改进之处:有待研究与探讨的问题是用电动机软启动器带重载或额定负载启动的问题。由于异步电动机软启动器在电动机的启动过程中调节了加在电动机定子端的电压,而电动机的启动转矩与电动机的定子端电压的平方成正比,因此造成了启动转矩的严重降低,目前的异步电动机软启动器只适合于空载或轻载的场合。节能控制中的模糊控制采用的是比较简单的控制规律,其控制算法和控制结构有待进一步改善装订线山东科技大学毕业设计(论文)参考文献1 黄俊 电力电子技术M 北京:机械工业出版社,2006.22 陈伯时电力拖动自动控制系统M北京:机械工业出版社,1995, 1031083 王学慧微机模糊控制理论及其应用M.北京:电子工业出版社,1987,24284 何立民MCS51系列单片机应用系统设计M北京:北京航空航天大学出版社5 顾绳谷电机及拖动基础M北京:机械工业出版社1993,20406 余永权单片机模糊逻辑控制M北京:北京航空航天大学出版社,1995,6127 诸静模糊控制原理与应用M北京:机械工业出版社,1995,8118 冯冬青模糊智能控制M北京:化学工业出版社,1998,17259 章卫国模糊控制理论与应用M西安:西北工业大学出版社1999.182010逢海萍异步电动机软启动节能控制器J电工技术,2001(l):262711 方珉智能电动机软启动器的设计J中小型电机,1999,26(1):242512刘瑞新 单片机原理及应用教程M. 北京:机械工业出版社 2006.713 史玉升三相异步电动机的节能与安全监控J电气传动,2001(2):48-5014余洪明软启动的由来与应用J电工技术,2001(6): 333915 Wang Linxin,Fuzzy systems are univeral approximators.IEEE Fuzzy92.1992:113-11716Kosko B,.Neural networks and fuzzy systems:A dynamical approch to intelligence.NJ:Prentice一Hall,1992致谢忙碌而充实的大学生活即将结束,感谢哈尔滨理工大学对我的培养,在大学期间所学到的知识和做人的道理,将使我受益终身。并感谢各位授课老师在此期间对我学业的帮助。 在本文写作过程中,我还得到了同学和朋友们的大力支持,在论文资料搜集,整理方面,我的同学和朋友们给了我无私的帮助,提供了大量的资料,为我论文的完成创造了条件,在此我对所有关心爱护我的朋友们表示诚挚的谢意!大学生活学习结束了,但是对知识的追求是永远都不会停步的,能在今后的工作中将所学运用到实践中将是我的乐趣。最后,感谢在百忙之中评阅本文的各位老师!装订线山东科技大学学士学位论文附录一Application of SCM(single chip microcomputer) 80 C51The first chapterThis is an Intel 80C51 and on the majority of the 51 SCM book. 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