基于DSP的電機數字化軟啟動控制系統的設計與實現

盛洪

摘 要 隨著科技的發展，我國對礦產資源的需求量越來越大，特別是石油能源越來越受到重視，在技術方面也提出了更高的要求。電機在礦產資源開采與煉化中都能夠起到重要作用，質量與技術也在不斷完善，電機軟啟動控制系統對于電機的啟動與運行都能夠起到良好的調節作用。本文主要闡述了基于DSP的電機數字化軟啟動控制系統的工作原理、軟啟動器的硬件結構以及軟件設計，供相關工作者參考與借鑒。

關鍵詞 DSP；電機；數字化軟啟動

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）12-0118-02

電機軟啟動控制器的發展已經經歷了一個相當長的歷史時期，從原來的機電型、晶體管型、集成電路型一代代更新與發展，到20世紀末逐步推出一種新型的計算機型電機軟啟動控制器。計算機型軟啟動控制器結合了單機片技術、控制理論以及通信技術等多種現代高新技術，這種軟啟動控制器具有較高的智能性，它在目前的電力系統中應用非常普遍。但是，由于技術問題存在缺陷，單片機在實際應用中對數據的處理能力較差、對字長和浮點的運算能力也不是很強，這些因素共同導致單片機在數據處理以及護干擾方面具有很大的局限性。基于DSP的數字化軟啟動控制系統具有很強的技術優勢，它最基本的功能就是讓電機進行軟啟動，能夠在電機的正常工作狀態下對電機形成一種保護作用，它本身具有的測量、控制和良好的在線檢測能力，處理數據以及可靠性方面都要比單機片控制系統高出好幾個

檔次。

1 電機數字化軟啟動

電機數字化軟啟動可以分為兩種，一種是有級、分檔進行調節；另一種是無級、連續進行調節。軟啟動的具體方式是在電動機的定子回路中，放入對電動機起到限流作用的電力器來實現，這種情況我們也可以稱之為降壓啟動或者限流軟啟動。根據不同的限流器件情況，又可以將軟啟動分為液阻軟啟動、磁控軟啟動和晶閘管軟啟動。其中，性能最好的要數晶閘管軟啟動，它的優點是體積小、功能齊全、運動性好以及維護量小等，這是其他兩種軟啟動方式都不具備的。

新型電機數字化軟啟動相對于傳統的降壓啟動具有無可比擬的優越性，可以實現無沖擊電流、恒流啟動，此外，還可以根據負載和電網繼電保護性的實際情礦，對電機進行無級調整，直到調整到最佳的啟動電流才會停止。

2 QB-H軟啟動裝置的工作原理

從圖1中我們可以看出，基于DSP的工況用防爆高壓電機在供電時，供電的回路比較長，中間要經有幾個串聯與并聯的可控硅，只有在這樣的情況下電機才可以達到一定的耐壓值，然后在高壓開關柜1QF接通送電的情況下，當高壓供電系統在收到電機的啟動信號時，高壓電機的控制器就會按照預先設定的控制曲線所給出的不同的可控硅導通角進行正常的運作，在這種情況下，就可以使電機按照一定的斜率逐漸增加工作時的電壓，這樣才能夠實現電機的平穩啟動，實現電機的正常運行，就這樣一直到電機達到所規定的額定轉速之后，我們再加上全電壓，這時就會使旁路真空接觸器與1KM接通，然后就可以關閉可控硅觸發信號，當我們完成這一步驟之后，防爆電機就完成了啟動任務。然后，防爆電機的軟啟動裝置會對電機的運行狀態進行實時的監控預警，在這個過程中為電機提供多種故障保護。

在基于DSP的工況用防爆高壓電機中，其中的反并聯可控硅能夠相互作用構成一個組件，這個組件中的每相都是由多組可控硅組件串聯而組成的，其中的空氣能夠自然冷卻。在防爆電機的運行過程中，我們要對可控硅的保護需要采取較為常規的措施，比如，可以進行均壓、阻尼保護等措施。防爆電機的控制回路與觸發系統之間我們所采用的是目前世界上最為先進的光纖技術，在電機運行過程中觸發及可控硅短路的檢測信號能夠通過光纖進行傳送，這樣以來就能夠實現電機的高壓隔離，另一方面，在對電機進行高壓隔離的同時也阻斷了對控制回路的干擾，這就能夠在很大程度上保證串聯元件觸發脈沖的同步性和一致性，我們在電機的控制系統中還設有組件狀態監視對電機的組件進行實時的監控，在這種情況下，當電機中的任一組件遭受損壞時，其中的控制器就能夠率先發現并且進行報警操作，這時電機就會快速封鎖脈沖，實現對電機的即時保護。

3 QB-H軟啟動裝置的特點

在工礦用防爆電機中，QB-H軟啟動裝置的性能非常優良，它是世界上最為先進的軟啟動系統，在高壓主回路與控制系統間所采用的是目前國際上非常先進的光纖技術，我們還對它的控制器采用了基于DSP控制和單片機管理的雙CPU系統，在運行過程中避免出現故障，從圖2中我們可以看出，電機的DSP為16位數字信號處理器，這種處理器的性能非常優良，通過指令能夠快速實現流水線操作，并且16位數字信號處理器的響應速度非常快，能夠在運行狀態下快速的執行核心控制。電機中的單片機還能夠對電機的參數設定，文字顯示和數據通信實行更加全面的管理，這樣就能夠實現電機中各個組件之間的協調與統一，能夠使電機在運行中性能更加安全、高效、可靠。QB-H軟啟動裝置還具有薄膜面板，具有功能非常強大的中文顯示屏，能夠直觀運用的良好人機界面，操作流程也比較簡便。

3.1 控制方式多樣

電機的啟動方式非常靈活，我們可采用很多種不同的啟動方式進行啟動操作，防爆電機控制方式的多樣化具有非常大的好處，可以根據電機負載的不同情況，對電機設定不同的控制方。

電流斜坡控制方式，在這種控制方式下，可以給予電機一定的初始輸出電壓，這樣電機就可以獲得一個初始電流，電機在啟動過程中，電流就會隨著時間的增加而出現線性上升，經過一段時間運行以后，電機很快就能夠適應運行環境，達到額定轉速。為了保證電機的正常運行，可以把重負載初始電壓設置的高一些。電機的電流斜坡控制方式非常簡單，可以實現靈活運用。

限流控制指的是在保證電機正常運行的前提下，要給予電機一定的限流系數，只有這樣才能夠在電機在啟動過程中，讓電機能夠按照限流控制方式對電壓進行輸出，達到最好的控制效果。

軟停控制指的是在電機正常運行過程中，為了保證軟啟動裝置軟停車的順利實現，需要在電機進入運行后，對旁路接觸器1KM進行合閘操作，當電機接收到軟停的指令以后，這時控制及觸發電路會將晶閘管再次開通，這樣一來，旁路接觸器就會開始將晶閘管的導通角逐漸減小，電機的轉速也逐漸變小慢慢實現停車操作。

3.2 保護功能齊全

缺相、欠壓保護，在電機的運行過程中，為了防止電源缺相，在電機出現缺相故障時，電機很快就會封鎖脈沖，然后會跳閘，進行報警，引起關注人員的注意。電源過壓保護，在電機的運行中，如果電網電壓高于電壓上限值，這時軟啟動就會立即實行跳閘，然后進行報警。晶閘管組件保護，在電機的運行中，一旦出現任意可控硅短路的情況，或者是高壓脈沖觸發器出現故障的情況，電機就會立即封鎖脈沖，并且實施跳閘，并進行報警。

4 結論

通過對QB-H軟啟動裝置控制系統的研究、測試與實際運行，可以得出，QB-H軟啟動裝置可以更廣泛的應用于電機之中，它具有較高的準確性與可靠性，使用這種裝置可以實現快速的對運行數據進行采集與計算，它具有的檢測和實時控制功能是單機片無法做到的。QB-H軟啟動裝置在使用過程中性能穩定，動作可靠，啟動也非常平穩，與傳統的啟動器相比較，具有與非常高的實用性與可靠性，這種啟動器的的開發能夠帶領我國電機數字化軟啟動的智能化水平走上一個新的歷史

水平。

參考文獻

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