全數(shù)字電子軟起動器不僅能有效控制鼠籠式三相異步電動機起動電流，減緩電流對電動機和電網(wǎng)的沖擊，還能在起動和運行過程檢測電流、電壓參數(shù)，對異常情況進行處理、顯示及報警，實現(xiàn)對電動機的綜合保護。

三相鼠籠式異步電動機以其結(jié)構(gòu)簡單、性價比高和工作特性好等諸多優(yōu)點，在當今工業(yè)應(yīng)用的各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但它有一明顯缺點，就是起動電流過大(一般起動電流為額定電流的5～7倍甚至更大)，這樣不論是對電動機本身，還是對電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備，都會產(chǎn)生不利的影響。

電子軟起動器的誕生，已經(jīng)從很大程度上提供了解決這個技術(shù)難題的有效手段，而且近年來隨著電力電子技術(shù)以及智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電子軟起動器已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的起動方法，例如“Y－△”降壓起動、自耦變壓器降壓起動以及磁性調(diào)壓起動等。所謂電子軟起動器，就是使用晶閘管調(diào)壓技術(shù)，采用單片機控制的起動器，在用戶規(guī)定的起動時間內(nèi)自動地將起動電壓連續(xù)平滑地上升，直到達到額定電壓，從而達到有效控制起動電流的目的。

基本工作原理

軟起動器的控制原理圖如圖1所示，它采用三相平衡調(diào)壓式主回路，將3對反向并聯(lián)的大功率晶閘管串接于電動機的三相電路上，通過控制其觸發(fā)角的大小來改變晶閘管的導(dǎo)通程度，由此控制電動機輸入電壓的大小，以達到實現(xiàn)電動機軟起動的過程。當電動機起動完成并達到額定電壓時，閉合三相旁路接觸器KC，短接晶閘管，使電動機直接投入電網(wǎng)運行，以避免晶閘管元件的持續(xù)損耗。其中，主回路的晶閘管和接觸器隨系統(tǒng)容量不同可以選用不同的器件。

從圖1可以看出，主回路主要是晶閘管電子調(diào)壓裝置，由6個晶閘管V1～V6組成，另外，利用3個霍爾傳感器來完成三相定子的電流檢測。在起動過程中，晶閘管V1～V6的觸發(fā)角由軟件控制，從而使加在交流電動機三相定子繞組上的電壓由零逐漸平滑地升至全電壓。同時，電流檢測裝置檢測三相定子電流送給單片機進行運算和判斷，當起動電流超過設(shè)定值時，軟件控制升壓停止，直到起動電流下降到低于設(shè)定值之后，再使電動機繼續(xù)升壓起動。若三相起動電流不平衡并超過規(guī)定的范圍，則停止起動。另外，由電動機理論可知，當電動機的輸入電源頻率不變時，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩與輸入電壓的平方成正比。因此，軟起動不僅使電動機定子電壓連續(xù)平滑地增加，實現(xiàn)了升壓限流起動，而且避免了電動機起動轉(zhuǎn)矩的沖擊和不平穩(wěn)的現(xiàn)象。

圖1 軟起動器主回路示意圖

軟起動的控制器采用16位的Intel 80C196KC芯片，這種芯片比一般的8位單片機有更高的運算速度和較高的集成度，而對比DSP芯片來講，雖然運算速度上稍微慢了點，但196芯片價格便宜這個特點又使其在性價比上占了一定優(yōu)勢，而且196芯片的CPU晶振頻率現(xiàn)在也已達到了16MHz，再加上它自身具有乘除法運算指令，使其已經(jīng)能夠滿足軟起動過程中數(shù)據(jù)運算處理速度要求。另外，80C196KC芯片豐富的外圍部件功能，以及具有10位A/D高分辨率轉(zhuǎn)換的特點，可以在保證軟起動器高可靠性的同時降低生產(chǎn)成本。

硬件設(shè)計

一個完整的軟起動器一般由兩部分組成，即控制單元和功率單元?？刂茊卧呛诵牟糠?，軟起動器大部分功能都是在這一單元實現(xiàn)的，其中含有三相電源的電壓及工作電流的檢測、鍵盤輸入和液晶顯示輸出信號的接收和處理，實現(xiàn)遠程通信和故障診斷及報警等；功率單元則擔(dān)負著形成所需觸發(fā)脈沖的職責(zé)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示，下文也將從系統(tǒng)核心部分——觸發(fā)控制部分重點說明軟起動器的硬件設(shè)計。