基于DSP的電機(jī)數(shù)字化軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

盛洪

摘 要 隨著科技的發(fā)展，我國對(duì)礦產(chǎn)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(shù)方面也提出了更高的要求。電機(jī)在礦產(chǎn)資源開采與煉化中都能夠起到重要作用，質(zhì)量與技術(shù)也在不斷完善，電機(jī)軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于電機(jī)的啟動(dòng)與運(yùn)行都能夠起到良好的調(diào)節(jié)作用。本文主要闡述了基于DSP的電機(jī)數(shù)字化軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理、軟啟動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)以及軟件設(shè)計(jì)，供相關(guān)工作者參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 DSP；電機(jī)；數(shù)字化軟啟動(dòng)

中圖分類號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）12-0118-02

電機(jī)軟啟動(dòng)控制器的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長的歷史時(shí)期，從原來的機(jī)電型、晶體管型、集成電路型一代代更新與發(fā)展，到20世紀(jì)末逐步推出一種新型的計(jì)算機(jī)型電機(jī)軟啟動(dòng)控制器。計(jì)算機(jī)型軟啟動(dòng)控制器結(jié)合了單機(jī)片技術(shù)、控制理論以及通信技術(shù)等多種現(xiàn)代高新技術(shù)，這種軟啟動(dòng)控制器具有較高的智能性，它在目前的電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍。但是，由于技術(shù)問題存在缺陷，單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力較差、對(duì)字長和浮點(diǎn)的運(yùn)算能力也不是很強(qiáng)，這些因素共同導(dǎo)致單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理以及護(hù)干擾方面具有很大的局限性?；贒SP的數(shù)字化軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它最基本的功能就是讓電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，能夠在電機(jī)的正常工作狀態(tài)下對(duì)電機(jī)形成一種保護(hù)作用，它本身具有的測(cè)量、控制和良好的在線檢測(cè)能力，處理數(shù)據(jù)以及可靠性方面都要比單機(jī)片控制系統(tǒng)高出好幾個(gè)

檔次。

1 電機(jī)數(shù)字化軟啟動(dòng)

電機(jī)數(shù)字化軟啟動(dòng)可以分為兩種，一種是有級(jí)、分檔進(jìn)行調(diào)節(jié)；另一種是無級(jí)、連續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。軟啟動(dòng)的具體方式是在電動(dòng)機(jī)的定子回路中，放入對(duì)電動(dòng)機(jī)起到限流作用的電力器來實(shí)現(xiàn)，這種情況我們也可以稱之為降壓啟動(dòng)或者限流軟啟動(dòng)。根據(jù)不同的限流器件情況，又可以將軟啟動(dòng)分為液阻軟啟動(dòng)、磁控軟啟動(dòng)和晶閘管軟啟動(dòng)。其中，性能最好的要數(shù)晶閘管軟啟動(dòng)，它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、功能齊全、運(yùn)動(dòng)性好以及維護(hù)量小等，這是其他兩種軟啟動(dòng)方式都不具備的。

新型電機(jī)數(shù)字化軟啟動(dòng)相對(duì)于傳統(tǒng)的降壓啟動(dòng)具有無可比擬的優(yōu)越性，可以實(shí)現(xiàn)無沖擊電流、恒流啟動(dòng)，此外，還可以根據(jù)負(fù)載和電網(wǎng)繼電保護(hù)性的實(shí)際情礦，對(duì)電機(jī)進(jìn)行無級(jí)調(diào)整，直到調(diào)整到最佳的啟動(dòng)電流才會(huì)停止。

2 QB-H軟啟動(dòng)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(jī)在供電時(shí)，供電的回路比較長，中間要經(jīng)有幾個(gè)串聯(lián)與并聯(lián)的可控硅，只有在這樣的情況下電機(jī)才可以達(dá)到一定的耐壓值，然后在高壓開關(guān)柜1QF接通送電的情況下，當(dāng)高壓供電系統(tǒng)在收到電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，高壓電機(jī)的控制器就會(huì)按照預(yù)先設(shè)定的控制曲線所給出的不同的可控硅導(dǎo)通角進(jìn)行正常的運(yùn)作，在這種情況下，就可以使電機(jī)按照一定的斜率逐漸增加工作時(shí)的電壓，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正常運(yùn)行，就這樣一直到電機(jī)達(dá)到所規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速之后，我們?cè)偌由先妷?，這時(shí)就會(huì)使旁路真空接觸器與1KM接通，然后就可以關(guān)閉可控硅觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)我們完成這一步驟之后，防爆電機(jī)就完成了啟動(dòng)任務(wù)。然后，防爆電機(jī)的軟啟動(dòng)裝置會(huì)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控預(yù)警，在這個(gè)過程中為電機(jī)提供多種故障保護(hù)。

在基于DSP的工況用防爆高壓電機(jī)中，其中的反并聯(lián)可控硅能夠相互作用構(gòu)成一個(gè)組件，這個(gè)組件中的每相都是由多組可控硅組件串聯(lián)而組成的，其中的空氣能夠自然冷卻。在防爆電機(jī)的運(yùn)行過程中，我們要對(duì)可控硅的保護(hù)需要采取較為常規(guī)的措施，比如，可以進(jìn)行均壓、阻尼保護(hù)等措施。防爆電機(jī)的控制回路與觸發(fā)系統(tǒng)之間我們所采用的是目前世界上最為先進(jìn)的光纖技術(shù)，在電機(jī)運(yùn)行過程中觸發(fā)及可控硅短路的檢測(cè)信號(hào)能夠通過光纖進(jìn)行傳送，這樣以來就能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的高壓隔離，另一方面，在對(duì)電機(jī)進(jìn)行高壓隔離的同時(shí)也阻斷了對(duì)控制回路的干擾，這就能夠在很大程度上保證串聯(lián)元件觸發(fā)脈沖的同步性和一致性，我們?cè)陔姍C(jī)的控制系統(tǒng)中還設(shè)有組件狀態(tài)監(jiān)視對(duì)電機(jī)的組件進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，在這種情況下，當(dāng)電機(jī)中的任一組件遭受損壞時(shí)，其中的控制器就能夠率先發(fā)現(xiàn)并且進(jìn)行報(bào)警操作，這時(shí)電機(jī)就會(huì)快速封鎖脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的即時(shí)保護(hù)。

3 QB-H軟啟動(dòng)裝置的特點(diǎn)

在工礦用防爆電機(jī)中，QB-H軟啟動(dòng)裝置的性能非常優(yōu)良，它是世界上最為先進(jìn)的軟啟動(dòng)系統(tǒng)，在高壓主回路與控制系統(tǒng)間所采用的是目前國際上非常先進(jìn)的光纖技術(shù)，我們還對(duì)它的控制器采用了基于DSP控制和單片機(jī)管理的雙CPU系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中避免出現(xiàn)故障，從圖2中我們可以看出，電機(jī)的DSP為16位數(shù)字信號(hào)處理器，這種處理器的性能非常優(yōu)良，通過指令能夠快速實(shí)現(xiàn)流水線操作，并且16位數(shù)字信號(hào)處理器的響應(yīng)速度非?？?，能夠在運(yùn)行狀態(tài)下快速的執(zhí)行核心控制。電機(jī)中的單片機(jī)還能夠?qū)﹄姍C(jī)的參數(shù)設(shè)定，文字顯示和數(shù)據(jù)通信實(shí)行更加全面的管理，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)中各個(gè)組件之間的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，能夠使電機(jī)在運(yùn)行中性能更加安全、高效、可靠。QB-H軟啟動(dòng)裝置還具有薄膜面板，具有功能非常強(qiáng)大的中文顯示屏，能夠直觀運(yùn)用的良好人機(jī)界面，操作流程也比較簡便。

3.1 控制方式多樣

電機(jī)的啟動(dòng)方式非常靈活，我們可采用很多種不同的啟動(dòng)方式進(jìn)行啟動(dòng)操作，防爆電機(jī)控制方式的多樣化具有非常大的好處，可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載的不同情況，對(duì)電機(jī)設(shè)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(jī)一定的初始輸出電壓，這樣電機(jī)就可以獲得一個(gè)初始電流，電機(jī)在啟動(dòng)過程中，電流就會(huì)隨著時(shí)間的增加而出現(xiàn)線性上升，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行以后，電機(jī)很快就能夠適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。為了保證電機(jī)的正常運(yùn)行，可以把重負(fù)載初始電壓設(shè)置的高一些。電機(jī)的電流斜坡控制方式非常簡單，可以實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)用。

限流控制指的是在保證電機(jī)正常運(yùn)行的前提下，要給予電機(jī)一定的限流系數(shù)，只有這樣才能夠在電機(jī)在啟動(dòng)過程中，讓電機(jī)能夠按照限流控制方式對(duì)電壓進(jìn)行輸出，達(dá)到最好的控制效果。

軟?？刂浦傅氖窃陔姍C(jī)正常運(yùn)行過程中，為了保證軟啟動(dòng)裝置軟停車的順利實(shí)現(xiàn)，需要在電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行后，對(duì)旁路接觸器1KM進(jìn)行合閘操作，當(dāng)電機(jī)接收到軟停的指令以后，這時(shí)控制及觸發(fā)電路會(huì)將晶閘管再次開通，這樣一來，旁路接觸器就會(huì)開始將晶閘管的導(dǎo)通角逐漸減小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也逐漸變小慢慢實(shí)現(xiàn)停車操作。

3.2 保護(hù)功能齊全

缺相、欠壓保護(hù)，在電機(jī)的運(yùn)行過程中，為了防止電源缺相，在電機(jī)出現(xiàn)缺相故障時(shí)，電機(jī)很快就會(huì)封鎖脈沖，然后會(huì)跳閘，進(jìn)行報(bào)警，引起關(guān)注人員的注意。電源過壓保護(hù)，在電機(jī)的運(yùn)行中，如果電網(wǎng)電壓高于電壓上限值，這時(shí)軟啟動(dòng)就會(huì)立即實(shí)行跳閘，然后進(jìn)行報(bào)警。晶閘管組件保護(hù)，在電機(jī)的運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)任意可控硅短路的情況，或者是高壓脈沖觸發(fā)器出現(xiàn)故障的情況，電機(jī)就會(huì)立即封鎖脈沖，并且實(shí)施跳閘，并進(jìn)行報(bào)警。

4 結(jié)論

通過對(duì)QB-H軟啟動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的研究、測(cè)試與實(shí)際運(yùn)行，可以得出，QB-H軟啟動(dòng)裝置可以更廣泛的應(yīng)用于電機(jī)之中，它具有較高的準(zhǔn)確性與可靠性，使用這種裝置可以實(shí)現(xiàn)快速的對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與計(jì)算，它具有的檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制功能是單機(jī)片無法做到的。QB-H軟啟動(dòng)裝置在使用過程中性能穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，啟動(dòng)也非常平穩(wěn)，與傳統(tǒng)的啟動(dòng)器相比較，具有與非常高的實(shí)用性與可靠性，這種啟動(dòng)器的的開發(fā)能夠帶領(lǐng)我國電機(jī)數(shù)字化軟啟動(dòng)的智能化水平走上一個(gè)新的歷史

水平。

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