电机软起动的单片机技术固体控制器

　　引言

　　随着社会经济的不断发展，作为重要执行机构的电动机被越来越广泛地应用，尤其是三相异步电机，作为应用最广泛的电机，约占电机总数的70%，但三相交流异步电机起动电流大、起动时对电网的冲击大等问题也不容忽视。因此对三相交流电动机控制器已提出智能化的控制要求，要求具有软起动、软停止、故障检测等智能化功能。

　　本文将介绍一种基于单片机技术的三相交流电机软起动固体控制器，该控制器具有软起动，软停止，缺相保护、相序检测、运行状态输出等功能。

　　设计原理

　　该电机软起动控制器采用的是电压斜坡起动。将传统的降压起动——有级起动变为无级起动，起动电压先迅速升至 U0(U0为电动机起动所需的最小转矩所对应的门限电压值)，然后按设定的速率逐渐升压，直至达到额定电压，门限电压与电压上升率可根据负载特性调整。斜坡电压起动方式负载电压随时间变化的曲线图如图1所示。

　　逐渐升压的过程通过控制输出开关器件可控硅来实现。软起动时，不断增大可控硅导通角，实现逐渐升压最终可控硅完全导通，电机进入正常运行状态。软停止时，不断减小可控硅导通角，实现逐渐降压最终电机进入停止状态。

　　设计方案

　　电机软起动固体控制器原理框图如图2所示，主要由控制端、状态输出、缺相检测电路、相序检测电路、SCR状态检测电路、微控制器、SCR控制电路、主输出电路等组成。

　　主要工作原理为：①在软起动固体控制器L1、L2、L3端口接入380 V AC三相交流电后，通过隔离变压器建立偏置电压，向各单元电路提供电源。②通过相序检测电路和缺相检测电路，微控制器(MCU)对三相交流电的相序和缺相情况进行软件分析、计算和判断，并反馈到状态端。③当控制端施加控制信号或断开控制信号时，微控制器输出信号通过SCR触发控制电路，实现软起动固体控制器的软起动或软停止。④通过SCR状态检测电路在线检测运行状态(输出状态)，并反馈到运行状态端口。

　　相序检测

　　三相交流电就是三个相位相互之间相差120度同频率的信号。如图3所示，电路首先将三相交流电经过分压，再经过RC滤波后送到过零比较器。过零比较器将通过经过分压的三相正弦波整形成三相方波信号，经过隔离后送入微控制器的输入端口。整形后三相电压波形如图4所示。