基于晶閘管軟起動控制器的軟件系統設計

摘 要：本文介紹了三相異步電動機晶閘管軟起動的控制原理，詳細說明了軟起動器的軟件系統的設計，說明了基于晶閘管軟起動控制器的軟件系統的實用性和優越性。

關鍵詞：晶閘管軟起動器；軟件系統；設計

0 引言

當三相異步電動機在直接啟動時，其電流值最高可以達到額定電流值的4～7倍，啟動電流如此之大，對電網造成沖擊將會非常的嚴重，形成過大的電壓降落，從而使電網的電能質量降低并對其他設備的正常運行形成一定的影響；轉矩沖擊過大也會導致機械形成應力沖擊，對電動機本身以及拖動設備使用的壽命造成嚴重影響。使用三相異步電動機晶閘管軟起動器，能夠使電動機的啟動電流得到有效控制，使電網供電質量全面提高，也可以對傳動機構以及電動機形成一定的保護，而軟件系統的設計對于晶閘管軟起動控制器性能的優越與否意義極其重大。

1 分析晶閘管軟起動的控制原理

軟起動器通常都是采用三相反并聯晶閘管來作為其調壓器，并將其接入電動機定子與電源之間。

2 探討軟件系統的設計

本系統程序設計采用C語言，運用模塊化思想，其主要特點是通用性強、思路清晰、更易于查找故障。主要分為系統自檢和初始化、起動方式及參數設定、執行相應起動程序、處理故障等相關中斷、軟停等部分。由主程序、故障檢測模塊、軟起動模塊以及同步中斷等各模塊組成了整個系統軟件。

2.1 系統主程序流程分析

下圖為主程序流程圖，如圖所示，主要功能以完成DSP內部定時器、中斷系統、堆棧指針、寄存器區、RAM、I/0口、A/D、D/A等各個單元系統的初始化為主。

2.2 故障檢測模塊

該模塊主要檢測起動完成前及完成后的異常故障，例如：斷相、過載、短路、堵轉以及起動時間過長等各項故障，并會及時有效的形成反應（像跳閘）。

2.3 軟起動模塊

此模塊的控制原則可采用恒流或者斜坡電流，按照接收互感器所傳送的電流信號與電壓的同步信號，在其經過單片計算以后，根據事先獲取的數學模型當前晶閘管觸發角的大小便可以得到，再按照觸發角的大小嚴格地根據順序送出，從而使三相異步電動機實現軟起動功能。

2.4 同步中斷模塊

整個程序的流程當中，同步是極其重要的環節，觸發脈沖延遲的基準便是同步，一旦同步中斷模塊出現錯誤，整個系統將會出現極其嚴重的錯誤，例如：誤觸發以及觸發脈沖丟失等。首先應該進行中斷的初始化，開相應中斷，對中斷信號的正確性進行判斷，然后進入整個系統流程，即先對A/D進行采樣與計算，然后再調用與之相對應的起動子程序對晶閘管觸發角進行嚴格計算，既觸發脈沖延時的時間，再次進入到延時觸發中斷程序，對相應的延時程序進行調用，最后準確中斷然后返回。

2.5 電流及電壓環控制模塊

三相異步電動機進線電流的反饋量是晶閘管軟起動系統非常重要的一項反饋信息，其電流反饋當中的閉環模塊也作為了電流作為反饋量的閉環系統軟件的實現。

通常將電流作為反饋量的閉環系統在選擇起動方式時大致分為以下三種：第一，恒流起動；第二，電流斜坡起動；第三，電動突跳起動。這三種起動方式當中，最為常用的起動方便則是恒流起動，此種起動方式的起動效果相對比較穩定，此方式的起動過程為，首先通過顯示器將恒流起動設定為起動方式，再對起動電流時的恒流值進行設定，當程序接收到此項設定值以后，會計算出起動曲線，再計算出經A/D采樣、計算得出電流的反饋值，然后將電動反饋值與起動曲線進行比較，當其經過PI調節之后將會得到晶閘管的觸發角，即觸發脈沖延時的時間，再將此脈沖直接發送到觸發系統，對晶閘管閥形成驅動作用。

2.6 脈沖延時模塊

該模塊主要的作用便是當起動曲線與反饋量在PID控制這一模塊經過時產生晶閘管觸發角，即當脈沖延時時間以后，可以將此延時時間為晶閘管閥當中的各個晶閘管進行分配。

2.7 軟停模塊

當三相異步電動機需要運行停止時，可運用軟停車，能夠起到與軟起動相同的重要作用。軟停參數、停止時間以及停止方式可以通過顯示器來進行選擇。根據停止時間能夠準確斷定各種不同停止方式的停止曲線，其停止方式可選擇閉環電流控制軟停與開環電壓控制軟停；軟停方式還也可以選擇離散分頻，此種軟停方式與采用離散分頻的起動過程正好相反，分頻級別由工頻開始，經過25Hz， 16.7Hz， 12.5Hz， 7.1Hz和3.85Hz的頻率級別后機端電壓逐漸降為零，電機停止運行。

3 結束語

本文通過對三相異步電動機應用軟起動技術，采用對晶閘管相位控制的方法，設計了晶閘管軟起動控制器的軟件系統，詳細給出了軟起動器的主程序流程以及各主要中斷程序流程設計過程和結果，并對主程序流程以及各主要中斷程序流程和原理進行了詳細的介紹，通過電動機接線端子上的電壓可靈活整定為氣動值上升至電網電壓使起動電流與初始轉矩可以同傳動裝置的實際需要更好的適應。

參考文獻：

[1]高永生.三相異步電機的軟起動控制系統[J].甘肅科技，2005， 21（08）：100-101.

[2]何報杏.中壓異步電動機的軟起動[J].電氣時代.2002（06）：53-54.

作者簡介：楊銘（1982-），女，吉林長春人，講師，研究方向：計算機科學與技術。