电动机智能软启动控制 二

  摘   要

本设计是一个电动机软启动控制系统，系统硬件设计采用三菱变频器的多功能特性，用恒压频比控制方案对电动机的启动进行控制，使大容量电动机的启动电压从某一基值逐步升高，以减少电动机的启动电流，从而保护电机和周边的用电设备。

在大中型电动机的启动过程中，往往会存在很大的冲击电流，污染电网，损坏电机绕组。针对此，需要对大中型异步电机在启动时的冲击电流问题及各类降压启动的方式进行分析研究。引出启动装置软启动器的原理、功能和特点，以及针对软启动出现的问题提出改进意见和观点，对于完善软启动器在控制功能和普及应用起到探讨作用。并且尝试用变频技术控制启动过程。由于经过了对相位和频率的改变，所以，在电动机达到完全启动的时候，要求变频器输出测的电流相位和频率同电网的电流相位和频率要一致。我们在本设计中用单片机来检测，比较和控制在变频器的前后的电流相位和频率，从而控制整个智能启动的全过程。在设计中选用INTEL公司的MCS-51单片机作为主芯片对三菱公司FR-E540型变频器进行控制，所有的设计在线仿真器伟福上进行设计编程仿真。整个系统调试方便，硬件简单，易于实现。经理论分析以及仿真，本设计达到设计要求中性能要求和各方面的功能指标

关键词：大中型电机   智能软启动    变频器   单片机

目  录

摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ

第一章 课题概述……………………………………………………………………1

1.1  本课题来源……………………………………………………………………………1

1.2  异步电机的起动问题…………………………………………………………………2

1.3  国内外研究现状………………………………………………………………………6 

1.4  课题的来源与意义 …………………………………………………………………12

1.5  本论文主要研究工作及总体设计方案简介……………………………………………12

第二章 电机的基本知识…………………………………………………………13

2.1  异步电机的启动问题…………………………………………………………………13

2.2  电机启动数学建模…………………………………………………………………14

2.3  电机机械特性………………………………………………………………………16

2.4  电机软启动的选择…………………………………………………………………16

第三章  变频器的基本原理，功能及内部结构…………………………19

3.1  概序…………………………………………………………………………………19

3.1.1变频器的类别………………………………………………………………19

3.1.2 变频器的额定值和频率指标………………………………………………20

3.1.3频率指标………………………………………………………………20

3.2  变频器的运行功能…………………………………………………………………21

3.2.1工作频率的给定……………………………………………………………21

3.2.2外接电位器的选择…………………………………………………………22

3.3   变频器的外接控制功能……………………………………………………………23

     3.3.1 外接控制的电路结构…………………………………………………………… 23

3.3.2外接控制端的异配置和工作情况…………………………………………………25

3.3.3 变频器的保护，显示和预置………………………………………………………26

3.3.4 变频器对过电流的处理………………………………………………………… 28

3.3.5变频器的抗干扰………………………………………………………………… 28

第四章  基于变频器软启动的系统设计……………………………………29

4.1总体方案…………………………………………………………………………29

4.2组成部分 ………………………………………………………………………30

4.3 主电路的元器件选择……………………………………………………31

      4.3.1变频器的选择………………………………………………………………32

      4.3.2 电动机选择……………………………………………………………32

4.3.3双向晶闸管的选择…………………………………………………33

第五章  系统的软件设计…………………………………………………34

5.1  单片机与变频器的通讯………………………………………………………34

5.1.1 总体方案设计……………………………………………………………………34

5.1.2 键盘接口电路……………………………………………………………………35

5.1.3 通讯处理、接口电路………………………………………………………………36

5.1.4控制系统设计及软件编程…………………………………………………………37

5.2  变频器电源输入侧和输出侧电压频率与相位的测量电路……………………40

5.3  掉电保护方案的设计……………………………………………………………41

5.4  用FPGA控制变频器的运行………………………………………………41

全文总结……………………………………………………………………42

致谢……………………………………………………………………………………43

参考文献………………………………………………………………………………44

附录……………………………………………………………………………………45