[发明专利]一种基于模糊控制策略的异步电动机软启动器

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种异步电动机的启动装置，尤其涉及采用模糊控制策略的晶闸管调压电路，能使电动机实现平稳启动的软启动装置。

背景技术

异步电动机是一种反电势负载，电动机在起动会形成很大的冲击电流，造成电网的电压波动。为实现异步电动机平稳启动，近年异步电动机启动主要采用无级调节的软启动方法，包括：液阻软启动、磁控软启动、变频软启动和晶闸管软启动等。液阻软启动是一种利用电解溶液形成电阻的软启动方法，对环境温度要求高，软启动重复性差。磁控软启动技术是从电抗器技术衍生出来的，在电动机启动时，限流能力较强，但是工作时需要较大功率的辅助电源，噪声比较大，因此这两种软启动技术已经很少在实际工作中应用。变频软启动器具有良好的驱动性能、控制特性、可靠性高和维护量小的优点，但是变频软启动器成本较高、结构复杂、输出电压中高次谐波含量较大，因而限制了其在很多领域的应用。所以，晶闸管软启动的方式应用得比较广泛。但是，由于电动机软启动控制系统是一个非线性、时变、多变量复杂系统，难以建立精确的数学模型进行控制，晶闸管软启动的方式也具有抗干扰能力差，控制速度慢，鲁棒性低等缺点。此外，晶闸管软启动方法可以提供限流启动和斜坡电压两种启动方式，其中限流启动适用于轻载起动和起动转矩随着转速增大而增大的设备，而斜坡电压启动适用于重载起动的电动机；但是，目前采用晶闸管软启动方法的软启动器上通常只固定采用一种启动方式，而不是同时提供两种方式供用户进行选择，这使得软启动器的适应性不强。

发明内容

本发明提供一种解决上述问题的方案，提供一种抗干扰能力强、控制速度快、鲁棒性高且适应性强的一种基于模糊控制策略的异步电动机软启动器。

本发明的技术方案是提供一种基于模糊控制策略的异步电动机软启动器，其包括中央处理单元、三相电源、电源模块、键盘模块和显示模块，所述三相电源通过电流检测模块和A/D转换模块连接中央处理单元，其特征在于：其还包括均与所述中央处理单元连接JTAG仿真调试模块、晶闸管导通角测量电路和晶闸管驱动调压电路，所述晶闸管驱动调压电路连接电动机和所述晶闸管导通角测量电路。

优选的，用户可通过所述键盘模块向所述中央处理单元选择输入两种启动方式：限流软启动和斜坡电压软启动。

优选的，在所述限流软启动的启动方式下，其工作流程为：

1)所述电流检测模块检测所述电动机三相电流信号，并将其送入所述A/D转换模块进行数字转换；

2)所述中央处理单元接收到所述A/D转换模块转换后的电流信号，根据其中的电流增量和电流增量变化率，计算得到下一周期的晶闸管触发角，并将其输送至所述晶闸管驱动调压电路；

3)所述晶闸管驱动调压电路根据所述晶闸管触发角控制输出相应电压给所述电动机。

优选的，所述步骤2)中，所述中央处理单元根据电流增量、电流变化率增量建立模糊控制表，查表得到相应的所述晶闸管触发角。

优选的，在所述斜坡电压软启动的启动方式下，其工作流程为：

1)所述晶闸管导通角测量电路获得由所述晶闸管驱动调压电路输出的电压的晶闸管导通角信号，送至所述中央处理单元；

2)所述中央处理单元接收到所述晶闸管导通角信号后，根据其导通角增量和导通角变化率增量计算得到下一周期的晶闸管触发角，并将其输送至所述晶闸管驱动调压电路；

3)所述晶闸管驱动调压电路根据所述晶闸管触发角控制输出相应电压给所述电动机。

优选的，所述步骤2)中，所述中央处理单元根据导通角增量、导通角变化率增量建立模糊控制表，在所述模糊控制表中检索得到相应的所述晶闸管触发角。

优选的，其还包括分别连接所述三相电源和所述中央处理单元连接的同步电路模块，所述同步电路模块检测所述三相电源的过零点，并将其输入到所述中央处理单元。

优选的，其还包括与所述中央处理单元连接的远程控制模块，所述远程控制模块可远程发送启动或停止信号给所述中央处理单元以控制所述电动机启动或停止。

优选的，其还包括与所述中央处理单元连接的旁路输出电路模块，所述电动机软启动结束后，所述旁路输出电路模块闭合，所述异步电动机软启动器退出运行，使得所述三相电源经过所述旁路输出电路模块直接给所述电动机供电。

优选的，所述中央处理单元由ATmega128单片机组成。