[发明专利]三相感应电动机星角起动装置的起动方法

摘要

一种三相感应电动机的星角起动控制方法及装置，包括电流与电压检测单元、单片机控制单元、人机交互单元、基于固态继电器与交流接触器的角接投切装置、基于固态继电器的星接投切装置、主电路交流接触器及热继电器装置，电流与电压检测单元接在母线上用于实时检测电源电流与电源电压信号，作为单片机控制单元触发控制的依据；单片机控制单元和电流与电压检测单元相连，人机交互单元与单片机控制单元相连；本发明可以有效地抑制星接起动瞬间的起动电流，减小星角切换时的电流冲击，还可以减少由于星到角过程中定子绕组断开瞬间所带来的电磁干扰，可以大大降低异步电动机起动时的噪声及振动。

主权项

1.一种三相感应电动机星角起动装置的起动方法，所述三相感应电动机星角起动装置，包括电流与电压检测单元、单片机控制单元、人机交互单元、基于固态继电器与交流接触器的角接投切装置、基于固态继电器的星接投切装置、主电路交流接触器及热继电器装置，电流与电压检测单元接在母线上用于实时检测电源电流与电源电压信号，作为单片机控制单元触发控制的依据；单片机控制单元和电流与电压检测单元相连，通过对检测信号的分析、计算、判断，实现对角接投切装置、星接投切装置与主电路交流接触器的控制；人机交互单元与单片机控制单元相连，实现电动机参数设置、起停控制、状态信息显示功能；角接投切装置由单片机控制单元控制触发并与被控电动机角型连接；星接投切装置由单片机控制单元控制触发与被控电动机星型连接；主电路交流接触器及热继电器连接在电源与被控电动机之间并由单片机控制单元控制；其步骤如下：步骤一，投入运行前的准备1)通过人机交互界面设定电动机参数，所述电动机参数指额定功率PN，额定转速nN，额定电流IN，额定频率fN，磁极对数np与最大转矩倍数αMT；2)三相异步电动机星接空载实验，电动机空载，用于星接的交流接触器KM1与用于星接的基于固态继电器投切装置SSR1、SSR2、SSR3闭合，待电动机稳定运行后，单片机控制单元实时采集定子绕组A相电流i1A及线电压uBC，采用离散傅里叶变换法分别计算其有效值I1A0与UBC，并利用下式计算空载电流与线电压的比值系数K；K＝I1A0/UBC   (1)3)利用三相异步电动机原理计算额定电磁转矩TN、最大电磁转矩TM及临界转差率sM，   (3)式中，n0为同步转速；sN为额定转差率；4)用于固态继电器SSR3、SSR1延时的定时器Ⅰ与定时器Ⅱ的定时时间分别设定为7.33ms与32.33ms；5)计算结果保存，发出停机指令，固态继电器SSR1、SSR2、SSR3先停止触发而断开，然后交流接触器KM1断开；步骤二，通过触摸屏人机交互界面下达起动指令，单片机控制单元先闭合星接交流接触器KM1；步骤三，单片机控制单元触发控制用于星接的固态继电器SSR2，其主电路闭合；步骤四，电流与电压检测单元检测线电压uBC，由单片机控制单元判断其过零点时起动定时器Ⅰ与定时器Ⅱ，当定时时间到触发控制用于星接的固态继电器SSR3与SSR1，其主电路分别闭合，此时电动机星型起动运行；步骤五，待电动机稳定运行后，单片机控制单元实时采集定子绕组A相电流i1A及线电压uBC，并利用下式计算折算到定子侧的转子电流i2′瞬时值i2′＝K·uBC‑i1A    (7)式中，K为空载电流与线电压的比值系数，见式(1)；步骤六，将步骤五中计算得到的转子电流瞬时值i2′采用离散傅里叶变换法计算折算到定子侧转子电流的有效值I2′；步骤七，利用下式计算星接稳定运行时的电磁转矩TY式中，IN为额定电流；步骤八，利用下式计算星接稳定运行时的转差率s步骤九，利用下式计算星接到角接过程的平均转差率sav＝λs   (10)式中的λ为修正因子，取值范围为1.05‑1.2；步骤十，利用下式计算星接断开到角接投入电网时刻的时间间隔ΔT式中，fN为额定频率；步骤十一，用于角接的投切固态继电器SSR4、SSR5、SSR6延时的定时器Ⅲ的定时时间设定为(1000ΔT‑1)ms；步骤十二，单片机控制单元向用于星接的固态继电器SSR1、SSR2、SSR3发出停止触发控制指令，所述用于星接的固态继电器SSR1、SSR2、SSR3待各相电流过零点时分别自动断开；步骤十三，通过单片机控制单元起动定时器Ⅲ，当定时时间到，向用于角接的投切开关固态继电器SSR4、SSR5、SSR6与交流接触器KM2分别发出控制指令，固态继电器SSR4、SSR5、SSR6瞬时闭合，交流接触器KM2的机械惯性延时闭合；步骤十四，待交流接触器KM2闭合后，向固态继电器SSR4、SSR5、SSR6发出停止触发控制指令，固态继电器SSR4、SSR5、SSR6断开，三相异步电动机星角起动过程结束，正常角接运行。