[实用新型]一种电动机星角软切换的全固态控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于电动机星角切换技术领域，特别是涉及一种电动机星角软切换的全固态控制器。

背景技术

电动机星角切换常用于电动机绕组星角切换节能和电动机星角降压起动。

电动机绕组星角切换是电动机节能常用手段之一。传统的电动机星角切换装置，目前常见的有二种：

第一种利用单片机控制接触器开关实现星角切换。切换不够快速，并且接触器开关在断开时由于电弧的存在，还会引起过电压。

第二种采用可控硅无触点开关取代接触器，保证了星角切换的快速性。但是由于可控硅采用三相同时导通的触发策略，切换时仍会产生较大的冲击电流。当电动机负载率频繁变化时，会造成星角切换节能效率的降低。

电动机在直接起动时会产生很大的冲击电流，不仅会造成电动机的发热损坏，还会引起供电电网的电压剧烈波动。传统的星角降压起动，无法对电动机的起动电压进行连续调节，在起动过程中星接变为角接时仍会产生较大的电流冲击。

电动机星角软切换的全固态控制器就是通过DSP微处理器控制两套晶闸管开关快速地实施星角软切换，消除切换时的电流和转矩冲击，使需要频繁进行星角切换节能和星角起动得以实现，而且它相对于半固态星角软切换控制器具有更加快速灵活的特点。

发明内容

本实用新型的目在于提供一种电动机星角软切换的全固态控制器，克服了现有技术的不足，实现电动机绕组星角软切换节能的同时，还可以实现电动机的星角软起动。

本实用新型包括开关元件、数据采集单元、微机控制单元、驱动单元、触发单元、二次回路其他元件及接线。数据采集单元与微机控制单元直接相连，将输入信号提供给微机控制单元；微机控制单元与驱动单元和触发单元分别相连，将各自输出信号分别发出给它们；驱动单元与开关元件中的接触器相连，驱动其闭合或断开；触发单元与开关元件中的晶闸管相连，实施星角软切换控制；二次回路其它元件包含变压器和开关电源等器件，作为微机控制单元、触发单元和驱动单元一部分的直流电源，另外还包含驱动单元互锁回路的一些接线。

开关元件包括两套(六对)反并联晶闸管和两个接触器，还包括空气断路器，对电路进行保护。其中反并联晶闸管是本实用新型的主要开关元件，可以由双向晶闸管或其他电力电子开关取代，两套晶闸管开关分别用于电动机绕组的星型连接和角型连接，因此称为全固态。

其中，三对反并联晶闸管SCR1和接触器KM1串联，在三相电源和电动机绕组之间构成回路，形成电动机的角接；另三对反并联晶闸管SCR2和接触器KM2串联，在三相电源和电动机绕组之间构成回路，形成电动机的星接；在三相电源和电动机定子绕组之间接入空气断路器，对主电路起到保护的作用。

数据采集单元由二个电压互感器和一个电流互感器构成。其中一个电压互感器的二个输入端分别和主电路中电源的A相和B相并联，检测电源三相线电压U_AB。另外一个电压互感器的二个输入端分别和主电路中电源的B相和C相并联，检测电源三相线电压U_BC。电压互感器的输出端经过电压调理电路连接到微机控制单元。电流互感器从主电路中采集三相相电流信号，输出端经过调理电路连接到微机控制单元。

微机控制单元包括了DSP芯片和AD转化芯片。其中DSP采用TI公司的TMS320F2812。AD转化芯片采用2片AD7656，能同时对12个通道的信号进行数模转化。检测单元检测到的信号输入到DSP后，进入AD转化芯片完成数模转化后，DSP将对数字信号进行分析处理，然后输出信号实现对开关单元的控制。

驱动单元用来驱动接触器，采用二级驱动方式，用DSP的输出驱动继电器，再通过继电器驱动接触器，并使用光耦隔离，将输入和输出的信号在电气上完全隔离。

触发单元用来触发晶闸管，采用脉冲列触发的方式，DSP输出的控制信号与脉冲列信号经过门电路，通过MOSFET进行功率放大后，送入脉冲变压器，输出的信号控制晶闸管触发。

为了实现对接触器和晶闸管的控制，微机控制单元的输出和驱动单元及触发单元相连接。DSP通过对采集单元采集的信号进行分析处理，判断电动机的负载情况，从而作出是否进行星角软切换的判断。

当电动机处于轻载时，电动机由角接向星接进行切换，此时DSP先控制SCR1关断，然后断开KM1，最后按星接软切换方法触发SCR2，控制电动机无冲击地切换为星接。