CN203554334U

CN203554334U - 低谐波软启动器

Info

Publication number: CN203554334U
Application number: CN201320696560.6U
Authority: CN
Inventors: 李常青; 孙旭鸿; 滕晓菲; 杨少杰; 郑崇伟
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-11-06

Abstract

本实用新型提供了一种低谐波软启动器，包括STM32微处理器、过零脉冲产生电路、驱动电路、双向可控硅和异步电动机，过零脉冲产生电路和驱动电路均与STM32微处理器相连；过零脉冲产生电路与220V电网并联，用于检测220V电网电压是否过零点，并在过零点处产生矩形脉冲信号；驱动电路与双向可控硅相连，双向可控硅与异步电动机串联后，再与220V电网并联；双向可控硅用于根据STM32微处理器输出的控制信号的导通周波数来驱动异步电动机。本实用新型通过STM32微处理器控制驱动电路来达到异步电动机输出的启动电流的减小，有效降低电流谐波对电压电网的污染；该低谐波软启动器的结构简单紧凑，能确定启动电流的过零触发，防止一般软启动器产生的严重谐波污染的发生。

Description

低谐波软启动器

技术领域

本实用新型属于低压电气领域，具体涉及一种低谐波软启动器。

背景技术

低谐波软启动器，是电力电子技术高速发展中的一种新型的产品。低谐波软启动器是指一种基于自动控制技术与电力电子技术结合的嵌入式集成控制***，其控制原理采用晶间管斩波调压技术，通过控制晶闸管导通周波数，实现电机两端电压逐渐升高，减少电机起动冲击电流，降低对电压电网的污染，是传统机械启动器的换代产品。在异步电机起动的过程中，会导致电机产生二次冲击转矩和冲击电流，对电网和电力设备造成影响，因此传统的起动方式很难满足实际的需要。低谐波软启动器具有无冲击电流、有软停车功能、***参数可调、智能保护功能等特点，具有传统启动器无法比拟的优点，因此目前异步电机起动装置多釆用软启动器。

但是，目前现有技术中大多数的软启动器基本都是通过控制导通角，来实现软启动，这对电网会产生很大的电流谐波污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、降低启动电流、克服谐波污染的低谐波软启动器。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种低谐波软启动器，包括STM32微处理器、过零脉冲产生电路、驱动电路、双向可控硅和异步电动机，所述过零脉冲产生电路和驱动电路均与STM32微处理器相连；过零脉冲产生电路与220V电网并联，用于检测220V电网电压是否过零点，并在过零点处产生矩形脉冲信号；所述驱动电路与双向可控硅相连，双向可控硅与异步电动机串联后，再与220V电网并联；所述双向可控硅用于根据STM32微处理器输出的控制信号的导通周波数来驱动异步电动机。

本实用新型所述的低谐波软启动器采用了STM32微处理器来控制双向可控硅（晶闸管）的周波数的软启动方式，与硬启动方式相比，减小了电机的启动电流，；与控制晶闸管的导通角的软启动方式相比，大大降低了启动时的电流谐波。本实用新型在控制晶闸管的周波数启动时，致使前面的几个电网交流电的半个周期能导通，随后慢慢的全导通，这样既能实现降低启动电流的效果，又能有效的减少电流谐波对电网的污染，从而使该低谐波软启动器具有更广的实用价值。

本实用新型所述的低谐波软启动器通过过零脉冲产生电路先把220V交流电转换为直流电，然后采用两相同步变压器，由电源A、B两相电压经过过零比较器得到三个同步的方波信号，再经过合成，在每个周期内得到六个同步过零的脉冲信号；之后过零脉冲产生电路把矩形脉冲信号发送至STM32微处理器，STM32微处理器对该信号的进行处理。因此，STM32微处理器得到交流信号产生过零的脉冲序列，最后通过产生的脉冲序列的导通周波数输入到驱动电路控制的双向可控硅，达到对异步电机的软控制。同时过零脉冲产生电路与220V电网并联，可以实现高低压隔离，能够起到保护STM32微处理器的作用。因此，本实用新型不仅实现了对电网电压过零点进行检测，控制可控硅电压过零时导通，完成电机低谐波启动，而且使得该低谐波软启动器的电路结构更加简单紧凑，更加智能化保护控制设备，使用寿命更长。

优选的，所述异步电动机为两相交流异步电动机。

如此设置，为了使两相交流异步电动机软启动器能够让微控制器更好的监控，保持两相交流电源的控制脉冲和可控硅阳极电压的保持严格的相位关系，使测得结果更明显。当然，所述异步电动机还可以是根据实际情况的电机，比如三相异步电机。

优选的，所述过零脉冲产生电路包括TLP181光耦芯片。

TLP181光耦芯片具有体积小、电气隔离、抗干扰性能好等优点，用它组成三相电源的过零脉冲产生电路，又能保护微控制器，又可使电路显得更简单、紧凑、小型化。

优选的，所述驱动电路通过芯片MOC3038驱动双向可控硅。

芯片MOC3038包含一个砷化镓红外光二极管和一个单片硅探测器，能实现电压零交叉光隔离双向可控硅的功能，可与后面的双向可控硅完美结合使用。

优选的，STM32微处理器采用STM32F103RBT6芯片来实现。

如此设置，可以使STM32微处理器具有精度高、低功耗、高性能等特性。

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

附图说明

图1为本实用新型所述低谐波软启动器总结构框图；

图2为STM32微处理器的电路原理图；

图3为过零脉冲产生电路的电路原理图；

图4为驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种低谐波软启动器，包括STM32微处理器、过零脉冲产生电路、驱动电路和异步电动机，其中，所述异步电动机为两相异步电动机或其它一些机械设备。

所述过零脉冲产生电路和驱动电路均与STM32微处理器相连；过零脉冲产生电路与220V电网并联，用于检测220V电网电压是否过零点，并在过零点处产生矩形脉冲信号；所述驱动电路与双向可控硅相连，双向可控硅与异步电动机串联后，再与220V电网并联；所述双向可控硅用于根据STM32微处理器输出的控制信号的导通周波数来驱动异步电动机。

STM32微处理器的电路图如图2所示，STM32微处理器采用STM32F103RBT6芯片来实现，STM32微处理器的引脚28与驱动电路的电阻R4的一端相连，STM32微处理器的引脚29与过零脉冲产生电路的三极管Q1的集电极相连，STM32微处理器的引脚1与***电路的稳压电源VCC（3.3V）相连，STM32微处理器的引脚8接地。

过零脉冲产生电路（由电压限幅单元、全波桥式整流单元和电压过零检测脉冲产生单元组合而成）的电路图如图3所示，过零脉冲产生电路主要包括TLP181光耦芯片、电阻R5、R6、R7、R8、R9，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6和三极管Q1，三极管Q1的集电极与STM32微处理器的PD4脚相连，基极与TLP181光耦芯片的第4个引脚相连，该芯片的第三引脚与发射极相连直接接GND。二极管D1、D3、D5、D6共同组成全波桥式整流单元，起到对交流电的整流的作用。

驱动电路的电路图如图4所示，驱动电路主要包括电容C1、晶体管Q2、电阻R1、R2、R3、R4和驱动双向可控硅芯片MOC3038，电阻R3的一端与双向可控硅BTA100-1200B的一端和电网电压相连，另一端与电容C1，与电容一块起到限流稳压的作用。三极管的基极与限流电阻R4相连，而R4直接与STM32微处理器的PD3脚相连，集电极与MOC3083的第2个引脚相连，发射极直接接地。

本实用新型不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种低谐波软启动器，其特征在于，包括STM32微处理器、过零脉冲产生电路、驱动电路、双向可控硅和异步电动机，所述过零脉冲产生电路和驱动电路均与STM32微处理器相连；过零脉冲产生电路与220V电网并联，用于检测220V电网电压是否过零点，并在过零点处产生矩形脉冲信号；所述驱动电路与双向可控硅相连，双向可控硅与异步电动机串联后，再与220V电网并联；所述双向可控硅用于根据STM32微处理器输出的控制信号的导通周波数来驱动异步电动机。

2.根据权利要求1所述的低谐波软启动器，其特征在于，所述异步电动机为两相交流异步电动机。

3.根据权利要求1所述的低谐波软启动器，其特征在于，所述过零脉冲产生电路包括TLP181光耦芯片。

4.根据权利要求1所述的低谐波软启动器，其特征在于，所述驱动电路通过芯片MOC3038驱动双向可控硅。

5.根据权利要求1所述的低谐波软启动器，STM32微处理器采用STM32F103RBT6芯片来实现。