56F8346的電動機軟啟動器設計

引言
電動機直接啟動時產生的電流很大，一般為額定電流的4～7倍，最高可達15倍，嚴重影響了電動機的啟動性能。晶閘管門極脈沖相位的變化可以改變輸出端電壓的幅值，以此改變負載端的電壓。基于此原理，研究了一種基于Freescale公司的DSP芯片56F8346的軟啟動器，它可以降低啟動電流，并且啟動時間比傳統的單純降壓啟動要短，可以替代傳統降壓啟動方式，解決了電動機控制中存在的一些難題。

1 軟啟動器總體方案
通過研究軟啟動的基本原理和對電動機啟動電流的分析，設計出軟啟動控制策略。硬件設計主要包括主電路和控制電路。采用DSP控制完成系統信號檢測、數據運算、指令傳輸、觸發信號產生等任務，實現電動機的軟啟動。軟件設計采用模塊化方法，并且選用C語言進行編程，這樣既便于軟件調試和運行，又兼顧了源程序面向過程、節省存儲空間的優越性。該軟啟動器可達到以下的技術指標：
◆啟動過程時間為0～60 s(可調)。
◆兼有對被制動的電動機正常啟停(非制動停止)的功能。
◆兼有對被制動的電動機短路保護、過載保護、過壓、欠壓保護功能。
◆環境溫度為-40～150℃時均能正常工作。

2 軟啟動器硬件設計
軟啟動器硬件包括主電路和控制電路兩部分。主電路通過控制反并聯的晶閘管的導通角來改變加載在電動機兩端的電壓，從而實現軟啟動。控制電路包括DSP控制電路、觸發驅動電路、檢測電路、同步電路、鍵盤顯示電路等。需要檢測的物理量有電壓、電流、相位、溫度等，這些信息需送入DSP進行處理，以形成對晶閘管的控制信號。系統電路原理圖如圖1所示。

2．1 同步觸發驅動電路
為了使各個晶閘管的觸發脈沖與其陽極電源保持嚴格的同步相位關系，在系統中必須設置同步電路。本系統中，同步信號采用3個同步變壓器，同步變壓器輸出的信號經過光電隔離及功率驅動后送入DSP，由DSP檢測同步信號狀態，以保證晶閘管觸發脈沖相位與主電路電壓相位精確可調。同時，由三相電源經同步變壓器后輸出的電壓信號通過電阻、電容組成的限流移相電路移相30°后，再經過光耦TLP250驅動后送到晶閘管集成觸發芯片TC787。
TC787主要包括3路相同的部分：同步過零檢測和極性檢測、鋸齒波形成及比較電路，以及抗干擾鎖定、脈沖發生器、脈沖形成、脈沖分配和驅動電路。觸發電路接受DSP的控制，DSP根據控制的需要由PWM輸出轉換得到一個直流電壓。該電壓被加到TC787的第4腳，4腳的電壓與芯片內部的鋸齒波比較，取得交相點，控制輸出脈沖。輸出脈沖通過脈沖放大整形后送出，作為晶閘管的觸發信號。晶閘管的輸入是采用光耦驅動。圖2為一路同步觸發驅動電路，光耦芯片采用TLP250。