56F8346的電動(dòng)機軟啟動(dòng)器設計

引言
電動(dòng)機直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流很大，一般為額定電流的4～7倍，最高可達15倍，嚴重影響了電動(dòng)機的啟動(dòng)性能。晶閘管門(mén)極脈沖相位的變化可以改變輸出端電壓的幅值，以此改變負載端的電壓?；诖嗽?，研究了一種基于Freescale公司的DSP芯片56F8346的軟啟動(dòng)器，它可以降低啟動(dòng)電流，并且啟動(dòng)時(shí)間比傳統的單純降壓?jiǎn)?dòng)要短，可以替代傳統降壓?jiǎn)?dòng)方式，解決了電動(dòng)機控制中存在的一些難題。

1 軟啟動(dòng)器總體方案
通過(guò)研究軟啟動(dòng)的基本原理和對電動(dòng)機啟動(dòng)電流的分析，設計出軟啟動(dòng)控制策略。硬件設計主要包括主電路和控制電路。采用DSP控制完成系統信號檢測、數據運算、指令傳輸、觸發(fā)信號產(chǎn)生等任務(wù)，實(shí)現電動(dòng)機的軟啟動(dòng)。軟件設計采用模塊化方法，并且選用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，這樣既便于軟件調試和運行，又兼顧了源程序面向過(guò)程、節省存儲空間的優(yōu)越性。該軟啟動(dòng)器可達到以下的技術(shù)指標：
◆啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間為0～60 s(可調)。
◆兼有對被制動(dòng)的電動(dòng)機正常啟停(非制動(dòng)停止)的功能。
◆兼有對被制動(dòng)的電動(dòng)機短路保護、過(guò)載保護、過(guò)壓、欠壓保護功能。
◆環(huán)境溫度為-40～150℃時(shí)均能正常工作。

2 軟啟動(dòng)器硬件設計
軟啟動(dòng)器硬件包括主電路和控制電路兩部分。主電路通過(guò)控制反并聯(lián)的晶閘管的導通角來(lái)改變加載在電動(dòng)機兩端的電壓，從而實(shí)現軟啟動(dòng)?？刂齐娐钒―SP控制電路、觸發(fā)驅動(dòng)電路、檢測電路、同步電路、鍵盤(pán)顯示電路等。需要檢測的物理量有電壓、電流、相位、溫度等，這些信息需送入DSP進(jìn)行處理，以形成對晶閘管的控制信號。系統電路原理圖如圖1所示。

2．1 同步觸發(fā)驅動(dòng)電路
為了使各個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖與其陽(yáng)極電源保持嚴格的同步相位關(guān)系，在系統中必須設置同步電路。本系統中，同步信號采用3個(gè)同步變壓器，同步變壓器輸出的信號經(jīng)過(guò)光電隔離及功率驅動(dòng)后送入DSP，由DSP檢測同步信號狀態(tài)，以保證晶閘管觸發(fā)脈沖相位與主電路電壓相位精確可調。同時(shí)，由三相電源經(jīng)同步變壓器后輸出的電壓信號通過(guò)電阻、電容組成的限流移相電路移相30°后，再經(jīng)過(guò)光耦TLP250驅動(dòng)后送到晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787。
TC787主要包括3路相同的部分：同步過(guò)零檢測和極性檢測、鋸齒波形成及比較電路，以及抗干擾鎖定、脈沖發(fā)生器、脈沖形成、脈沖分配和驅動(dòng)電路。觸發(fā)電路接受DSP的控制，DSP根據控制的需要由PWM輸出轉換得到一個(gè)直流電壓。該電壓被加到TC787的第4腳，4腳的電壓與芯片內部的鋸齒波比較，取得交相點(diǎn)，控制輸出脈沖。輸出脈沖通過(guò)脈沖放大整形后送出，作為晶閘管的觸發(fā)信號。晶閘管的輸入是采用光耦驅動(dòng)。圖2為一路同步觸發(fā)驅動(dòng)電路，光耦芯片采用TLP250。