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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
本软起动系统采用晶闸管调压原理，通过调节电动机定子输入端电压的大小和相位实现软起动器的各种功能。其电路在见绪论图1。在此电路中因为没有中线，所以在工作时若要负载电流流通，至少要有两相构成通路。为此
（1）在三相电路中至少要有一相的正向晶闸管与另一相的反向晶闸管同时导通； （2）为保证输出电压三相对称并有一定的调节范围，要求晶闸管的触发脉冲除了必须与相应的交流电源有一致的相序外，各触发脉冲之间还必须严格地保持一定的相位关系。 （3）为了保证在电路起始工作时能使两个晶闸管同时导通，以及在感性负载与控制角稍大时仍能保证不同相的正、反向两个晶闸管同时导通，所以同三相全控桥式整流电路一样，要求采用大于60o的宽脉冲或双窄脉冲的触发电路。
1.3 电子软起动器的工作原理
所谓软起动，是将交流电动机接入由晶闸管组成的三相交流调压电路，在电动机的起动过程中，由控制电路调节晶闸管的触发角，使加在电动机定子绕组上的端电压由某一初始值开始逐步爬升至全电压，电动机将在较小的起到电流条件下由零速开始平稳上升到额定转速。由于输入至电动机定子绕组上的电压受控于三相交流电压电路的触发脉冲角，因此改变触发角的变化规律，可以改变电动机的起动方式，使电动机具有不同起动特性以适应不同的工况要求。
1.3.1电子软起动器的主电路
电子软启动器的主电路一般为三相交流调压电路，如图1-2所示。
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韩松岑：单片机软起动控制器的设计
ABCQKTVTAA1B1C4VT1VT6C5VT3C1C3VT5KMVT4R1R2B2VT2R3C2A2JR3UVW~
图1-2 软起动器主电路图
Fig.1-2 The main circuit diagram of soft starter
主电路每相采用两个晶闸管反并联或一个双向晶闸管器件，一般当软起动器的功率很大时，采用两个独立的晶闸管反并联，当功率不大时，为减小体积，可以采用双向晶闸管；与晶闸管并联的RC网络和非线性压敏电阻（QK）是用来做晶闸管的过电压吸收和保护的；
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交流接触器KM作为晶闸管的旁路开关，在电动机起动完成后，可以将晶闸管旁路，避免由晶闸管接通电源而产生的通态损耗；JR为热继电器，为电动机提供过载或缺相保护；TV为线路电源电压互感器，此信号送到控制检测，以实现电动机的过电压和欠电压保护；TA为电流互感器，经TA衰减并隔离的电动机绕组电流信号送到控制电流处理，便于控制电路对起动电流的监视，并实现限电流起动、过电流保护等功能；三相同步变压器通过不同的连接方式，可以按照三相交流调压电路的控制规律要求，为晶闸管的移相触发电路提供同步信号；移相触发模块根据触发角指令的要求，结合同步信号，给主电路各晶闸管实时发出触发脉冲，控制晶闸管的导通，实现主电路的正常调压工作。触发角指令是用0～5V模拟电压信号给定的，当模拟电压信号为0V时，晶闸管的移相触发角对应为180°，此时输出电压最低；而当模拟电压指令为5V时，晶闸管的移相触发角为0°，此时输出电压最大。
1.3.2 常用的电动机起动方式
为了适应各种运行工况和负载性质的要求，电动机应具有不同的起动方式。常用的起动方式有：电压斜坡起动、斜坡限流起动、带突跳的电压斜坡起动、带突跳的斜坡限流起动、限圧起动、带突跳的限圧起动等[9]，各种起动方式的电压变化曲线如图1-3所示。
（1）电压斜坡起动 如图1-3（a）所示，交流电动机在起动时，产生较大起动电流的原因是因为外加到电动机的端电压与电动机的反电动势之差大，如果让施加到电动机上的电压随着电动机反电动势的变化而改变，并保持一定的压差以维持必要的起动转矩，则电动机将在外加电压的作用下平稳起动且起动电流较小。由于电动机反电动势正比于电动机转速，它将随电动机转速的平稳增加而线性增加，因此斜坡电压起动方式能很好地适应这种变化。在这种起动方式下，控制系统根据设定的起动时间，控制晶闸管的导通角由初始值逐渐下降到零，从而使电动机端电压从给定初始值平滑爬升到全压。
（2）斜坡限流起动 如图1-3（b）所示，按照电压斜坡起动方式控制电动机起动时，如果起动时间和初始起动电压参数设置不合理，或电动机负载的变化，可能会导致电动机转速上升缓慢而外加到电动机上的电压增加较快，这时将导致两者之差增大，使电动机起动电流增加。为了限制起动电流的继续增大，可以采用限流起动方式。在这种方式下起动电动机，当电动机的起动电流未达到设定的限流值时，电动机仍然按电压斜坡方式起动，一旦电流达到设定值时，控制系统将停止触发角的进一步减小，从而使电动机端电压维持
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韩松岑：单片机软起动控制器的设计
不变，此时由于电动机转速仍在上升，使反电动势继续增加，因而电动机电流将会减小。当电流下降到一定的下限值时，才允许触发脉冲进一步减小，使电动机端电压继续按斜坡上升，这种方式可以有效的限制电动机在起动过程中出现的电流最大值。
（3）带突跳的电压斜坡起动 如图1-3（c）所示，当电动机在起动开始时刻，由于其静摩擦很大（远大于动摩擦力），电动机需要较大的初始转矩才能克服静摩擦力及负载等阻力转矩才能转动起来，一旦电动机转动后，静摩擦变为滑动摩擦，其阻力转矩反而减小了。为了使电动机在初始起动时能够得到较大的转矩，往往需要较高的电压，因此带突跳的电压斜坡起动方式就是在起动初始时刻，在电动机施加一个较高的电压脉冲，使电动机输出足够的转矩能够转动起来，然后电动机端电压再从一个设定的基值电压开始逐渐上升，以减小电动机的起动电流。这种起动方式可以有效克服电动机初始起动时因转矩过小而不能转动的现象，同时也可以有效减小电动机起动电流。
（4）带突跳的斜坡限流起动 如图1-3（d）所示，这种起动方式是在带突跳的电压斜坡起动方式的基础上，增加电流限制环节。其作用是为了防止电动机在斜坡起动过程中，电流超过设定值。其原理与斜坡限流起动方式相同。
（5）限压起动 如图1-3（e）所示，电动机在空载或轻载条件下起动时，由于电动机阻力转矩较小，电动机比较容易起动和加速，电动机在一个比较合适的恒定电压方式下起动，也不会产生很大的起动电流，此时可以采用限压起动方式。在这种起动方式下，控制系统给定一个恒定的触发脉冲角，使电动机在一个给定电压(20%～90%可选)下起动。
（6）带突跳的限压 如图1-3（f）所示，这种起动方式是在电动机起动初始时刻施加一个较高的电压脉冲，使电动机能够克服静摩擦和负载阻力转矩转动起来，然后再按照限压起动方式完成电动机的起动。
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