基于嵌入式的异步电机智能软起动器的研究

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三相异步电机在直接起动时带来的巨大冲击电流对国家电网以及电机性能会造成严重的影响,为解决这一问题,目前出现了各种各样的电机软起动器。传统的异步电机软起动器,结构功能单一,多数采用串电阻或串电抗等,抗干扰性差,而且控制算法简单,复杂多变的起动电流不易控制。针对以上缺点,本文研制了一种以飞利浦公司32位高性能的LPC2378微处理器为核心的智能软起动器。本文设计的软起动器硬件模块包括同步信号检测电路、信号处理电路、电压脉冲触发电路、保护电路、以太网控制电路、液晶及按键电路、电源电路等。针对硬件抗干扰性研究:本文采用线性电源和开关电源给整个控制系统供电,兼容两者的优点,抗干扰性良好,并且输出的电压纹波系数小;晶闸管触发部分采用可控硅型光耦提供脉冲信号;三相交流电的电压、电流过零检测电路采用高速光耦进行采集,并通过多步时序电路对采集过来的过零信号进行处理,有效降低外界各种电磁等干扰信号。软起动器软件程序采用模块设计,主要包括主程序模块、信号采集处理模块、参数设置模块以及数据通信模块。所有软件程序模块都是建立在实时多任务抢占式μC/OS嵌入式操作系统上进行的。采用模糊自适应PI控制算法对电机起动过程中的电压、电流进行控制,构建小型的嵌入式WEB服务器以及TFT彩色液晶,通过PC机网页浏览器以及液晶按键在线设置电机软起动时的工作电压、电流、功率、转速等参数,为用户提供简洁、清晰的人机对话界面,实现智能化控制电机软起动。通过Simulink软件仿真实验,深入研究了模糊自适应PI控制算法对电机起动过程中的电压、电流有效控制,并在此基础上完成了以32位高性能的LPC2378为微处理器的智能软起动器的实验研究。实验结果表明,该电机软起动控制系统具有良好的动、静态特性。
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