基于DSP的电机数字化软启动控制系统的设计与实现

盛洪

摘 要 随着科技的发展，我国对矿产资源的需求量越来越大，特别是石油能源越来越受到重视，在技术方面也提出了更高的要求。电机在矿产资源开采与炼化中都能够起到重要作用，质量与技术也在不断完善，电机软启动控制系统对于电机的启动与运行都能够起到良好的调节作用。本文主要阐述了基于DSP的电机数字化软启动控制系统的工作原理、软启动器的硬件结构以及软件设计，供相关工作者参考与借鉴。

关键词 DSP；电机；数字化软启动

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）12-0118-02

电机软启动控制器的发展已经经历了一个相当长的历史时期，从原来的机电型、晶体管型、集成电路型一代代更新与发展，到20世纪末逐步推出一种新型的计算机型电机软启动控制器。计算机型软启动控制器结合了单机片技术、控制理论以及通信技术等多种现代高新技术，这种软启动控制器具有较高的智能性，它在目前的电力系统中应用非常普遍。但是，由于技术问题存在缺陷，单片机在实际应用中对数据的处理能力较差、对字长和浮点的运算能力也不是很强，这些因素共同导致单片机在数据处理以及护干扰方面具有很大的局限性。基于DSP的数字化软启动控制系统具有很强的技术优势，它最基本的功能就是让电机进行软启动，能够在电机的正常工作状态下对电机形成一种保护作用，它本身具有的测量、控制和良好的在线检测能力，处理数据以及可靠性方面都要比单机片控制系统高出好几个

档次。

1 电机数字化软启动

电机数字化软启动可以分为两种，一种是有级、分档进行调节；另一种是无级、连续进行调节。软启动的具体方式是在电动机的定子回路中，放入对电动机起到限流作用的电力器来实现，这种情况我们也可以称之为降压启动或者限流软启动。根据不同的限流器件情况，又可以将软启动分为液阻软启动、磁控软启动和晶闸管软启动。其中，性能最好的要数晶闸管软启动，它的优点是体积小、功能齐全、运动性好以及维护量小等，这是其他两种软启动方式都不具备的。

新型电机数字化软启动相对于传统的降压启动具有无可比拟的优越性，可以实现无冲击电流、恒流启动，此外，还可以根据负载和电网继电保护性的实际情矿，对电机进行无级调整，直到调整到最佳的启动电流才会停止。

2 QB-H软启动装置的工作原理

从图1中我们可以看出，基于DSP的工况用防爆高压电机在供电时，供电的回路比较长，中间要经有几个串联与并联的可控硅，只有在这样的情况下电机才可以达到一定的耐压值，然后在高压开关柜1QF接通送电的情况下，当高压供电系统在收到电机的启动信号时，高压电机的控制器就会按照预先设定的控制曲线所给出的不同的可控硅导通角进行正常的运作，在这种情况下，就可以使电机按照一定的斜率逐渐增加工作时的电压，这样才能够实现电机的平稳启动，实现电机的正常运行，就这样一直到电机达到所规定的额定转速之后，我们再加上全电压，这时就会使旁路真空接触器与1KM接通，然后就可以关闭可控硅触发信号，当我们完成这一步骤之后，防爆电机就完成了启动任务。然后，防爆电机的软启动装置会对电机的运行状态进行实时的监控预警，在这个过程中为电机提供多种故障保护。

在基于DSP的工况用防爆高压电机中，其中的反并联可控硅能够相互作用构成一个组件，这个组件中的每相都是由多组可控硅组件串联而组成的，其中的空气能够自然冷却。在防爆电机的运行过程中，我们要对可控硅的保护需要采取较为常规的措施，比如，可以进行均压、阻尼保护等措施。防爆电机的控制回路与触发系统之间我们所采用的是目前世界上最为先进的光纤技术，在电机运行过程中触发及可控硅短路的检测信号能够通过光纤进行传送，这样以来就能够实现电机的高压隔离，另一方面，在对电机进行高压隔离的同时也阻断了对控制回路的干扰，这就能够在很大程度上保证串联元件触发脉冲的同步性和一致性，我们在电机的控制系统中还设有组件状态监视对电机的组件进行实时的监控，在这种情况下，当电机中的任一组件遭受损坏时，其中的控制器就能够率先发现并且进行报警操作，这时电机就会快速封锁脉冲，实现对电机的即时保护。

3 QB-H软启动装置的特点

在工矿用防爆电机中，QB-H软启动装置的性能非常优良，它是世界上最为先进的软启动系统，在高压主回路与控制系统间所采用的是目前国际上非常先进的光纤技术，我们还对它的控制器采用了基于DSP控制和单片机管理的双CPU系统，在运行过程中避免出现故障，从图2中我们可以看出，电机的DSP为16位数字信号处理器，这种处理器的性能非常优良，通过指令能够快速实现流水线操作，并且16位数字信号处理器的响应速度非常快，能够在运行状态下快速的执行核心控制。电机中的单片机还能够对电机的参数设定，文字显示和数据通信实行更加全面的管理，这样就能够实现电机中各个组件之间的协调与统一，能够使电机在运行中性能更加安全、高效、可靠。QB-H软启动装置还具有薄膜面板，具有功能非常强大的中文显示屏，能够直观运用的良好人机界面，操作流程也比较简便。

3.1 控制方式多样

电机的启动方式非常灵活，我们可采用很多种不同的启动方式进行启动操作，防爆电机控制方式的多样化具有非常大的好处，可以根据电机负载的不同情况，对电机设定不同的控制方。

电流斜坡控制方式，在这种控制方式下，可以给予电机一定的初始输出电压，这样电机就可以获得一个初始电流，电机在启动过程中，电流就会随着时间的增加而出现线性上升，经过一段时间运行以后，电机很快就能够适应运行环境，达到额定转速。为了保证电机的正常运行，可以把重负载初始电压设置的高一些。电机的电流斜坡控制方式非常简单，可以实现灵活运用。

限流控制指的是在保证电机正常运行的前提下，要给予电机一定的限流系数，只有这样才能够在电机在启动过程中，让电机能够按照限流控制方式对电压进行输出，达到最好的控制效果。

软停控制指的是在电机正常运行过程中，为了保证软启动装置软停车的顺利实现，需要在电机进入运行后，对旁路接触器1KM进行合闸操作，当电机接收到软停的指令以后，这时控制及触发电路会将晶闸管再次开通，这样一来，旁路接触器就会开始将晶闸管的导通角逐渐减小，电机的转速也逐渐变小慢慢实现停车操作。

3.2 保护功能齐全

缺相、欠压保护，在电机的运行过程中，为了防止电源缺相，在电机出现缺相故障时，电机很快就会封锁脉冲，然后会跳闸，进行报警，引起关注人员的注意。电源过压保护，在电机的运行中，如果电网电压高于电压上限值，这时软启动就会立即实行跳闸，然后进行报警。晶闸管组件保护，在电机的运行中，一旦出现任意可控硅短路的情况，或者是高压脉冲触发器出现故障的情况，电机就会立即封锁脉冲，并且实施跳闸，并进行报警。

4 结论

通过对QB-H软启动装置控制系统的研究、测试与实际运行，可以得出，QB-H软启动装置可以更广泛的应用于电机之中，它具有较高的准确性与可靠性，使用这种装置可以实现快速的对运行数据进行采集与计算，它具有的检测和实时控制功能是單机片无法做到的。QB-H软启动装置在使用过程中性能稳定，动作可靠，启动也非常平稳，与传统的启动器相比较，具有与非常高的实用性与可靠性，这种启动器的的开发能够带领我国电机数字化软启动的智能化水平走上一个新的历史

水平。

参考文献

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