1、作 者儲國良指導教師俞 鶴摘要：三相異步電動機因為其獨特的優點，使其在工農業及其他各行各業中都有廣泛的應用。隨著經濟的發展，對電動機的要求也越來越高，我們習慣用的傳統的起動方式不能滿足現代化的要求，傳統的起動方法起動時對電網的電流沖擊大，啟動轉矩小。為了改善三相異步電動機的起動特征，本文設計了一種以TMS320LF2407 DSP處理器為核心的高性能三相異步電動機軟啟動器，其主要是通過控制晶閘管的觸發角來達到控制電壓的目的。本文闡述了軟起動器晶閘管調壓電路的工作原理、主電路、保護電路等的設計?；谠摲绞降能泦悠鞑捎镁чl管調壓式，通過改變晶閘管的導通角來實現對定子兩端電壓的調節。從而來實現三相

2、異步電動機的軟起動、軟停車等功能。關鍵詞：三相異步電動機；DSP；晶閘管；軟起動器The study of asynchronous motor soft starterAbstract: three-phase asynchronous motor becauseof it advantages, so that in the industrial, agricultural,and other industries are widely used. With the development of economy, the motors are increasingly high requi

3、rements, we used the traditional starting mode can not satisfy the requirement of modernization, the traditional method of starting at the starting grid on the current impact, starting torque is small. In order to improve the starting characteristics of three-phase asynchronous motor, this paper int

4、roduces a design of TMS320LF2407DSP processor as the core of a high performance three-phase asynchronous motor soft starter. This paper expounds the soft starter thyristor voltage regulating circuit working principle, mainly for the thyristor soft starter of three-phase asynchronous motor main circu

5、it.Based on the way of the soft starter using thyristor voltage regulating, by changing the conduction angle of thyristor to realize on the both ends of the stator voltage regulator. In order to realize the three-phase asynchronous motor soft starting, soft stop function.Key words: asynchronous moto

6、r; DSP; thyristor; soft starter分享到翻譯結果重試抱歉，系統響應超時，請稍后再試· 支持中英、中日在線互譯· 支持網頁翻譯，在輸入框輸入網頁地址即可· 提供一鍵清空、復制功能、支持雙語對照查看，使您體驗更加流暢目錄1 引言41.1 三相異步電動機軟啟動器研究的國內外現狀41.2本課題的目的4本課題研究內容52異步電動機的起動52.1 三相異步電動機的起動方式62.2 軟起動與一般降壓起動的區別112.3異步電動機的等效電路133 軟起動器系統153.1 晶閘管相控調壓原理153.2 負載端電壓與觸發角之間的關系16第一種工作情況17第

7、二種工作情況17軟啟動器的停車功能203.4 軟起動器系統運行的控制系統214 軟啟動器電路的設計214.1 軟起動器主電路的設計21保護電路設計235 TMS320LF2407A DSP介紹24結束語24參考文獻25致謝261 引言三相異步電動機軟啟動器研究的國內外現狀我國軟起動技術起步于上世紀80年代早期，目前有200多家公司生產電機啟動器，先后也推出了多種品牌的軟起動器。雖然取得很大成績，但由于基礎薄弱，所以國內的自主開發和生產的能力還相對較弱，還在相當程度上依賴著國外產品。在技術上與國外同類產品也有一定的差距。所以在軟起動器的市場上，占據統治地位的還是國外產品。目前市場上生產的軟啟動器

8、主要以機械式和三相反并聯晶閘管方式為主。機械式啟動器是目前使用比較廣泛的啟動方式，但它是有級起動，會產生二次沖擊電流，啟動電流仍然為標稱電流的34倍，且有體積大、噪音大、維護費用高、無法適應惡劣環境等諸多弊端。近三十年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，使無電弧開關和連續調節電流成為可能。電力半導體開關器件具有無磨損、壽命長、功耗小等特點，結合現代控制理論，為實現三相異步電動機的軟起動提供了全新的思路。要突破傳統的啟動方式，是離不開電力電子技術和自動控制技術的發展的。目前在國外，發達國家的三相異步電動機軟起動產品主要是晶閘管軟起動和兼作軟起動的變頻器起動。在生產工藝兼有調

9、速要求時，采用變頻裝置。在沒有調速要求使用的場合下，起動負載較輕時一般采用晶閘管軟起動。在重載或負載功率特別大的時候，使用變頻軟起動。發達國家軟起動的主流產品是晶閘管軟起動裝置 ，各知名電氣公司都有自己的晶閘管軟起動品牌，在其功能上又各具特色。例如GE公司生產的ASTAT智能電機軟起動器；ABB公司生產的PST、PSTB系列電機軟起動器；施耐德公司的ATS46軟起動器；德國SIEMENS公司的3RW22 SIKOSTART軟起動器等等。從總體上看，我國軟起動技術水平較國際先進水平還差距1015年。1.2 本課題的目的 如圖1.1所示，通過比較異步電動機的各種起動方式，我們可以看出，當電動機全壓

10、起動時，對電網的沖擊最大，沖擊電流最大，沖擊時間也最長；而通常使用的降壓起動，對電網的沖擊雖比較小，但因為涉及到一個線圈電壓的切換過程，所以出現二次沖擊，而軟起動時電流是緩慢增大至設定電流的，故沒有沖擊電流，所以對電網的影響最小，并且能夠消除起動力矩的沖擊。圖1.1 各種起動方式1.3 本課題研究內容本課題是以DSP處理器為控制核心，設計了一個三相異步電動機軟啟動器控制系統。在本文中先了國內外異步電動機軟起動器技術發展的現狀，再詳細的分析了軟啟動器的工作原理，并又介紹了另外的幾種起動方法，將之與軟起動做比較，發現傳統的起動方式具有明顯的缺陷。而以DSP為核心處理器的軟起動器能夠克服這種不足，實

11、現無級平滑起動，具有明顯的優勢。2 異步電動機的起動當電動機并入電網時，異步電動機從靜止狀態過渡到穩定運行的狀態的過程叫異步電動機的起動過程。觀察一個異步電機的起動性能主要就是看它的起動電流和起動轉矩，因此我們選擇異步電動機的起動方式時要考慮如何盡可能的降低起動電流，增大啟動轉矩。目前應用較為普遍的有自耦變壓器起動、串電阻或串電抗起動、Y起動等方法。這些傳統的降壓起動方法雖然能夠縮短電流沖擊的時間，但并沒有從本質上解決問題。為了實現電動機能夠快速的達到它的額定轉速并正常工作，要求電動機具有足夠大的起動轉矩同時起動電流不能太大。因此，我們要想辦法在起動電流較小的情況下，如何能獲得較大的起動轉矩。

12、近三十年來，隨著電力電子技術、微機控制技術的發展，現代控制理論與電力電子技術的緊密結合，出現了電動機軟起動技術，這是一個從全新的思路去實現的電動機的起動，軟起動技術具有傳統起動方法所無法比擬的優勢。三相異步電動機的起動方式.1直接起動對于電動機來說最簡單、最直接的起動方法就是直接起動法，只是在一般情況下，直接起動會造成電流相當大而啟動轉矩卻不大的結果，例如在鼠籠式三相異步電動機中起動電流 (2.1)啟動轉矩 (2.2)較大的起動電流對于繞組是非常不利的，特別對于需要頻繁起動的電動機，起動電流過大會使電動機發熱，縮短電動機的使用壽命。過大的起動電流，還會造成線路中的電壓增大，在輸電壓一定的情況下

13、，其他設備的電壓就相對下降，這可能就會影響到其它設備的正常運行。而相對較小的起動轉矩，又可能造成電機的起動困難，只有在Tst大于(1.1-1.2)Tl時，電動機才能正常起動。一般情況下，異步電動機的功率小于75kW時允許可直接起動，當功率大于75kW，電源總容量也較大，且滿足 (2.3)時也可采用直接起動。如圖2.1所示，我們可以看出，直接起動的起動線路是最簡單的。圖2.1 直接啟動原理圖傳統降壓起動降壓起動是在起動時先降低定子繞組上的電壓，起動后，再把電壓恢復到額定值。降壓起動雖然可以減小起動電流，但是起動轉矩也會同時減小。因此，降壓起動方法一般只適用于輕載或空載情況下起動。降壓起動的具體方

14、法很多，這里介紹下列四種降壓起動的方法。（1）阻抗起動 如下圖所示，阻抗起動就是在電動機起動時，將電抗器接入定子繞組回路，啟動后，當轉速達到一定程度后再短接電抗器，使電動機恢復在全壓下運行。 在定子回路接入電抗器時，電抗器起到分壓的效果，也就達到了降壓的目的。(2.4)從上式看出阻抗起動降低了起動電流，但一樣也降低了起動轉矩，所以阻抗起動只適用于空載和輕載起動。圖 阻抗起動原理圖（2）Y降壓起動Y起動適用于正常運行時定子繞組為三角形連結的異步電動機。接線原理圖如下所示，啟動時使接觸器觸頭KM 1 、KM 3閉合，定子三相繞組接成星形，這時每繞組的相電壓為三角形連接(全壓)時的從而達到電動機降壓

15、起動的效果，Y起動時起動電流和啟動轉矩都減小為直接啟動時的1/3，所以也只適合用于空載或輕載起動。起動后，當轉速達到一定程度后，使KM 3斷開、KM2閉合，定子繞組改接成三角形聯結，電動機全壓運行。圖2.3 Y-起動原理圖（3）自耦變壓器起動三相異步電動機自耦變壓器起動電路如圖2.4所示，啟動時，開關Q投向2端，三相自耦變壓器T的三個繞組接到三相電源上，達到了降壓的效果。起動后，當轉速達到一定程度后，開關Q投向1端，使自耦變壓器短接，恢復定子繞組的全壓運行。圖2.4 自耦變壓器起動原理圖采用自耦變壓器降壓起動時，其電壓降為直接起動時的N2/N1倍，起動電流和起動轉矩降低到直接起動時的（N2/N

16、1）2倍。自耦變壓起動時，啟動轉矩降低的相對較小，所以能拖動較大的負載運行。2.1.3 軟起動的起動方法前面介紹的起動方法都是有級起動，且都只是適合那些空載或輕載運行的電動機，電動機在起動中從一級切換到另一級必然會產生瞬時的沖擊電流，從而造成起動不平穩。隨著電力電子技術、自動控制技術的發展，軟起動器作為一種新的無級起動器越來越被人們所認可，軟起動以其良好的起動性能和保護性能被廣泛應用與異步電動機的起動運行中。軟起動有很多起動方法，以下介紹幾種常用軟移動的起動方法。（1）斜坡電壓軟起動起動電壓從較低的起始電壓開始，以固定的速率上升，直至達到額定電壓，這種電壓由小到大的斜坡線性上升，將傳統的有級壓

17、降起動變為無級起動。斜坡電壓軟起動的原理圖如下所示。只是這種起動方式的起動轉矩小，啟動時間長，對電機不利，主要應用于重載起動。圖2.5 斜坡電壓軟起動（2）斜坡恒流軟起動 斜坡恒流軟起動時，起動電流先逐漸的上升至預先設定的值Im，并保持不變，當起動完畢后，電流才降為正常運行電流4.5）In，該起動方法的優點是起動電流小，在起動過程中，電流上升速率越大，那么起動轉矩越大，起動時間越短。其電流的限定值也可根據實際需要自行調整。所以該起動方式是應用最多的一種起動。（3）轉矩控制軟起動 轉矩控制軟起動原理圖如下所示。該軟起動其輸出電壓是按電動機的啟動轉矩線性上升的規律來控制的，它由于起動平滑，對電網的

18、沖擊最小，所以主要被應用于重載起動，它的缺點是起動的時間長。圖2.7 轉矩控制軟啟動（4）轉矩加突跳控制起動轉矩加突控制起動和轉矩控制起動一樣，也是用在重載起動的場合。所不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩，克服拖動系統的靜轉矩，然后轉矩平滑上升。圖2.8 轉矩加突跳控制起動波形軟起動與一般降壓起動的區別上述介紹的幾種傳統降壓起動方式與本文介紹的軟起動是有明顯差別的。傳統的降壓起動是在電動機啟動時，降低加到電動機定子繞組的電壓，從而達到減小電動機的啟動電流的目的。但傳統的降壓啟動時加在電動機定子繞組的電壓變化是瞬間突變的，能夠在電路中引起二次沖擊電流，所以屬于有級降壓起動。而軟起動是連續、平滑地上升

19、直到達到額定電壓，屬于無級起動。軟起動能做到恒流起動，確保電機平穩起動；啟動過程中也不會出現沖擊電流，電動機中的電流都是從小線性上升至設定值的，所以電動機對電網無沖擊；異步電動機采用軟起動時不受電網電壓波動的影響；傳統的控制起動方式在讓電機停機時，一般都是直接斷電使其停止運行。而采用軟起動時，可以通過控制晶閘管導通角從全導通逐漸的減小，經過一段時間平滑的達到關閉的過程，這也就是只有當軟起動時才能實現的軟停車功能。異步電動機的機械特性可用轉速與轉矩的關系式來表示，其特性曲線如下圖所示圖 異步電動機的機械特性圖中：Sm為電動機在最大轉矩時的轉差率；Tm為電動機最大轉矩；TN為電動機額定電壓；為電動

20、機理想空載轉速；T為電動機轉矩；為電動機轉速。m，即此時的啟動轉矩遠小于NN、UN m Tm、Tm幾個值間跳躍，采用這樣的起動方法是不平滑的，具有明顯的缺陷的。而軟起動是從一開始電壓就是連續平滑的增加，在圖中從第一根曲線平行連續不斷的向右移動，直至增加到額定電壓U。這樣電動機的轉矩也就隨之相應的平滑的增大，直至增大到轉矩的最大值Tm。這樣的運行過程不再像以前的那樣跳躍，而整個過程都是平滑、平穩的。所以軟起動具有明顯的優勢。在下表中，詳細的列出了各種起動方法的主要電氣性能的具體數據，通過比較，我們很容易得出，軟起動是異步電動機的最優起動方式。表1 各種起動方式基本性能對比表起動方式電氣性能全壓起

21、動星-三角起動定子串電阻起動自耦變壓器起動軟起動起動級數 12 3或2 4、3、2 無級起動轉矩為真接起動轉矩的倍數100%33%33%49%30%40%或60%可設定啟動電流為真接起動電流的倍數100%33%58%70%30%40%或60%可設定起動電流為額定電流的倍數47 646需要的接線端子數3個最小6個3個3個3個2.3 異步電動機的等效電路為了進一步了解認識電動機的起動過程，及起動過程中轉矩、電流、電壓等變量間的關系，我們將抽象復雜的異步電動機簡化等效為T型穩態電路，通過建立等效電路的數學模型，使我們對三相異步電動機的分析更加的明確、簡便。三相異步電動機的T形等效電路如下所示：圖2.

22、9異步電動機的T型等效電路其中，x1為定子繞組的漏電抗，x2為歸算到定子方面的轉子繞組的漏抗，r1為定子繞組的電阻，r2為歸算到定子方面的轉子繞組的電阻。xm代表與主磁通相對應的鐵心磁路的勵磁電抗，rm代表與定子鐵心損耗所對應的勵磁電阻。i1為定子電流向量，E1為定子感應電動勢向量，U1為定子電壓向量，im為磁電流向量。對于T形等效電路的數學模型：(2.5)(2.6)(2.7)(2.8)由上四式可得：(2.9)在異步電動機里，因為r1<x1，rm<<xm，故可以近似省略r1，rm，則式(2-9)可以又可表示為： ()由等效電路可知，異步電動機輸入的電功率P1分別消耗在定子繞組

23、的電阻中即為定子銅耗Pcu1，一部分消耗在定子鐵心上即鐵耗PFe，剩余的為電磁功耗Pem。其中Pem為：(2.11)電磁轉矩為：(2.12)其中，為轉子角速度；Pem為機械功率；為同步角速度。由式)和式)可得：(2.13)根據T形等效電路可得：(2.14)將式)代入)得：(2.15)剛起動時，轉子n=0，轉差率s=1，此時啟動轉矩為：(2.16)同時，由于激磁電流相對較小即，近似為1，由式)的得起動電流為：(2.17)由式(2-16)和式(2-17)可知，起動轉矩跟定子兩端電壓的平方成正比，起動電流跟定子電壓成正比，即當電子電壓較低時，起動電流就較小，啟動轉矩也較小。反之亦然。3 軟起動器系統

24、軟啟動器是包括軟起動，軟停車為一體的電動機運行裝置，猶如其平滑的優良的性能得到廣泛的應用，是一種新型的電動機運行裝置。軟啟動器最核心的原理就是通過控制接在電源與定子間的三相并聯的晶閘管的導通角。也就是通過改變晶閘管的觸發角來控制調壓器的電壓輸出以滿足不同的需要或實現不同的功能。這種通過改變相角的方式來控制電動機的輸出電壓，即為移相調壓。以移相調壓的方式來實現的電動機起動，可使電動機實現平滑起動。所以稱其為軟啟動器。3.1 晶閘管相控調壓原理 為了便于研究計算，我們畫出晶閘管調壓的單相電路，其圖如下3.2所示。UL為晶閘管輸出電壓，Ui為電網相電壓，ZL為電機一相等效阻抗。圖 3.1晶閘管單相調

25、壓電路 圖3.2任意一相晶閘管的工作波形上圖為任意一相晶閘管的工作波形輸出圖，陰影部分為晶閘管的導通時間。又上圖中可知，其導通的情況只與功率因數角和晶閘管的控制角有關。通過計算可得出晶閘管的輸出電壓為以下表達式：)從上式中我們和容易看出，輸出電壓的大小僅與供電電壓U、晶閘管控制角、及功率因數角有關，而供電電源U為定值時，即輸出電壓只有和決定。所以說我們可以通過控制晶閘管觸發角的導通情況來控制晶閘管的電壓輸出。對于軟啟動器，不管是它的軟起動功能還是其軟停車功能，都是通過控制主電路中的晶閘管的導通角實現的，也就是通過控制導通角來控制定子兩端的電壓的，控制定子兩端的電壓以此來實現軟啟動器的軟起動，軟

26、停車功能。為了更好的實現軟啟動器的功能，現在我們來分析觸發角的大小變化與定子電壓的關系。負載端電壓與觸發角之間的關系根據電壓有效值定義，軟起動器的輸出電壓的有效值為：)根據對取值的不同，晶閘管工作的情況就會不同，通過分析總結我們得出調壓器有兩種不同的工作狀態：第一種情況是每相中有一只晶閘管關斷，一只導通；第二種情況就是其中一相的兩只晶閘管都關斷，而其他二相中都擁有一只晶閘管是導通的。因為三組反相并聯的晶閘管調壓器是平衡對稱的，以下我們只對其中的一相進行分析。3.2.1 第一種工作情況此時每相中都有一個晶閘管是導通的，所以三相電流、電壓、及控制角都是對稱的，以A相為例，此時A相的定子電壓為：)3

27、.2.2 第二種工作情況有一相中兩只晶閘管都關斷，而另兩相中各有一只晶閘管導通，這時，電流只能在導通的兩只晶閘管間構成回路。這時，電動機定子A相電壓為：)或者)當晶閘管觸發角不同時，輸出電壓波形也不同，從而計算的電壓有效值就不同。三相電源波形圖如下所示，對于觸發角取值范圍的不同，我們將其分為五種情況分別來進行討論。圖 三相電源波形(1)當觸發角=0時，電路工作在第一種工作情況，此時輸出電壓的有效值為：)(2)當時，電路工作在第一種工作情況和第二種工作情況的交替中，電壓波形分成六段：(a)當時，a相截止，；(b)當時，三相導通，；(c)當時，a、b兩相導通，；(d)當時，三相導通，；(e)當時，

28、兩相導通，；(f)當時，三相導通，。此時輸出電壓有效值的表達式為：)通過計算，電壓有效值的范圍是220V-184V。(3)當時，電路工作在第二種工作情況，電壓波形分成四段：(a)當時，a相截止，；(b)當時，兩相導通，；(c)當時，a、c兩相導通，；(d)當時，a相截止，。輸出電壓有效值的表達式為：)通過計算，電壓有效值的范圍是184V-119V。(4)當時，電路工作在第二種工作情況，電流處于斷續狀態，電壓波形分成四段：(a)當，a相截止，；(b)當時，a、b兩相導通，；(c)a相截止，；(d)當時，a、c兩相導通，。輸出電壓有效值的表達式為：)通過計算，電壓有效值的范圍是119V-0V。(5

29、)當時，電路即不處于第一種工作情況也不處于第二種工作情況，此時三相都不導通，；從以上計算分析可知，對于純電阻負載電路，其觸發角的移相范圍是0°150°。下圖為相電壓與觸發角之間的關系曲線。圖3.4 定子相電壓與觸發角關系曲線在上圖中，我們能夠更清晰的看出觸發角與相電壓間的關系，由圖可知，當異步電動機軟起動時，亦即要增大相電壓的值，我們可采取逐漸減小觸發角，圖中曲線是連續平滑變化的，所以相電壓的變化也是相應的連續平滑的變化，從而做到軟起動。 軟啟動器的停車功能電動機的軟啟動器包括軟起動、軟停車等功能，所以我們在對其研究時，也要研究三相異步電動機的軟停車。軟停車與軟起動的運力一

30、樣，都是通過控制晶閘管的觸發角從而來控制動機定子兩端電壓，只不過起動時是通過控制使定子兩端電壓升高，而停車是使其電壓降低。下面我們簡單的介紹幾種不同的停車功能。（1）自由停車 自由停車就是在需要停車時，使晶閘管直接關斷，讓電路馬上斷路，即使電動機定子兩端的電壓減為0。采用這種方式停車它的缺陷與直接起動是一樣的，都會產生大的轉矩沖擊。（2）軟停車 軟停車是通過逐漸的減小晶閘管的導通角，至其到0為止，這樣電動機的工作電壓也就相應的從額定值逐漸，一段時間后才下降為零，這樣就實現了電動機的平滑停車，不會再產生大的轉矩沖擊，這種停車即為軟停車。（3）能耗制動 突然斷開運行中的電動機的三相交流電源，使定子

31、兩端的電壓變為0，同時把直流電流通入任意兩相中，這時就會產生一個制動轉矩，電動機也就進入能耗制動中。 我們還可以通過控制直流電流的大小來控制制動轉矩的大小，從而滿足不同的停車需求。三種不同的停車特性的比較如圖3.4所示。圖 三種不同的停車特性3.4 軟起動器系統運行的控制系統為了更好的了解認識軟起動器的工作過程，下圖給出了軟起動控制系統的結構框圖。圖3.6 軟起動控制系統結構框圖4 軟啟動器電路的設計軟起動器主電路的設計為了實現異步電動機的平滑起動，也就是要求定子兩端的電壓要連續平滑的變化，這里主要是通過調節晶閘管的觸發角來達到這種調壓效果的，這里采用的是3組反并聯的晶閘管分別串接在電動機的三

32、相線圈上。所以由此分析可知，軟啟動器最核心的原理就是通過控制接在電源與定子間的三相并聯的晶閘管的導通角。也就是通過改變晶閘管的觸發角來控制調壓器的電壓輸出以滿足不同的需要或實現不同的功能。這種通過改變相角的方式來控制電動機的輸出電壓，即為移相調壓。其主電路如下圖所示，電路中有六只晶閘管，每兩只反向并聯，即組成三組每兩只相反向并聯的晶閘管組，并分別連接于電源與電動機。我們就是通過改變晶閘管的導通角來控制三組晶閘管組的輸出電壓的，特別注意的是，為了保證電路導通，我們要保證其中的兩組晶閘管組必須導通的，也就是要保證兩只反相接的晶閘管必須同時導通。在這我們采用的是能產生大于60°的寬脈沖或者

33、是雙脈沖的觸發信號電路。而且這種控制觸發角的工作情況是與負載的性質相關的。圖4.1 軟起動器的主回路圖上面已經詳細的介紹了軟起動器的工作原理及晶閘管的觸發角在什么時候電路是有效的，在這里我們只分析選擇怎樣的晶閘管，不同的晶閘管對異步電動機的運行的影響不同。晶閘管由于是工作在不同的電流波形情況下，又由于其過電流和過電壓的能力低，所以我們在選取時首先要使選擇的晶閘管能夠滿足電路的要求。其次還應盡量的降低其定額，來減小設備的費用。對于軟起動時，主要是選擇額定電壓、額定電流這兩個參數。下面就介紹晶閘管的選擇。（1）晶閘管電流容量的選擇晶閘管的額定電流定義為在環境溫度+40°C和規定的冷卻條件

34、下，帶電阻性負載的單相工頻正弦半波電路中，管子全導通(導通角不小于170°)而額定結溫不超過額定值時所允許的最大平均電流。在實際的起動過程中，由于每一相的晶閘管的導通角為0°180°，所以在導通角為180°時，晶閘管有最大電流的平均值 ?？紤]到留有一定的裕量，電流容量為，IN為晶閘管流過每相回路電流有效值；Kf為波形系數。如導通角180°時，Kf此時等于1.57。（2）晶閘管的耐壓選擇由于電動機的復雜性，很難準確的計算出晶閘管的耐壓值。晶閘管工作過程中可能會遭受一些意外的瞬時過壓或過流，為了保證其安全運行，所選用的晶閘管的額定電壓應為正常工作電

35、壓峰值的23倍。在考慮有過電壓吸收電路的情況下，所選用的晶閘管的額定電壓為：其中UN為反并聯的晶閘管額定電壓，UM為系統正常工作時的線電壓(380V)4.2 保護電路設計由于晶閘管的熱容量小，擊穿電壓接近工作電壓，所以承受的過電流、過電壓能力弱。而軟起動時，晶閘管又是運行在波形的狀態下，很容易就產生了沖擊電流，這時的過電流、過電壓就會造成元件甚至整個電路的損壞。為了保護晶閘管使異步電動機能夠順利的實現軟起動的目的，我們就要設計對過電流、過電壓的保護措施。（1） 電壓保護 當電動機運行在不同的時期，加在電動機上的電壓是不同的。例如若是在用電高峰時，線電壓就會下降10%；而當其運行在用電低谷時，線

36、電壓卻能達到440V。所以異步電動機運行的時期不同，其電壓的變化范圍也就會很大，這樣就容易造成過壓或欠壓，影響異步電動機的正常運行。所以設計電壓保護電路是很有必要的，在這里選用電壓互感器，輸入的電流，經過整流濾波后直接送入DSP的AD引腳，利用DSP的高精度和高速的運算能力，在軟件里面設置過壓與欠壓的閥值，直接對過壓與欠壓進行檢測及產生相應的保護。其原理圖如圖所示圖4.2 電壓檢測原理圖（2）電流保護異步電動機起動時，晶閘管運行在波形狀態，很容易產生沖擊電流，當電流過大時，就會對電網產生沖擊，影響異步電動機的正常運行 。因此為了防止過電流對異步電動機產生損害，電路中必須設置過電流保護電路。過電

37、流保護跟電壓保護的原理相似，這里可參照圖5.1，將電壓互感器換成電流互感器。軟起動器系統中通過電流互感器在異步電動機的輸入端取樣，轉換成電壓信號，再經過整流濾波后，輸入到DSP的AD引腳。5TMS320LF2407A DSP介紹本文中對異步電動機軟啟動器采用TMS320LF2407A DSP為核心處理器，完成軟起動的各項功能。相對于單片機控制，DSP 運行的更快，更符合系統的要求。TMS320系列DSP的體系控制器將實時處理能力和控制器外設功能集于一身，為控制系統應用提供了一個理想的解決方案。在TMS320處理器系列中，TMS320LF2407A有其一些特殊的優點：（1） 采用高性能靜態CMO

38、S技術，使供電電壓減小，降低了控制器功耗； （2） 片內有更高的FLASH程序存儲器，更高的數據/程序RAM，544字雙口RAM(DARAM)和2K字的單口RAM(SARAM)。（3） 兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個包括兩個16位通用定時器；8個16位的脈寬調制(PWM)通道。事件管理器模塊適用于無刷直流電動機、步進電動機、多極電動機等多種不同的電機。(4) 可擴展的外部存儲器總共192K字：64K字程序存儲器；64K字數據存儲器；64K字I/0尋址空間。(5) 看門狗定時器模塊(WDT)、基于鎖相環的時鐘發生器模塊。(6) 10位A/D轉換器最小轉換時間為500ns，可選擇由兩個事件管理器來觸發的兩個8通道輸入的A/D轉換器或一個16通道輸入的A/D轉換器。(7)控制器局域網絡(CAN) 2.0B模塊。(8) 串行通信接口(SCI)、16位的串行外設接口模塊(SPI)。(9) 高達40個可單獨編程或復用的通用輸入/輸出引腳(GPI0)。正是由于上述的TMS320LF2407A的 各種優點，本文選擇它作為整個系統的核心器件。結束語傳統的三相異步電動機的起動都會產生很大的起動電流，并且起動轉矩卻不大，這使它的起動性能和調速性能都很差。在這里設計的軟啟動器是以TMS320LF2407 DSP為核心處理器的高性能數字式電機軟起動器