摘 要 介紹用8098單片機實現(xiàn)異步電動機的軟啟動和節(jié)能控制的一種方法。 關(guān)鍵詞 單片機 節(jié)能控制 軟啟動 1 引 言 三相異步電動機的功率因數(shù)與負載有關(guān),額定負載時功率因數(shù)最高,因而效率最高;隨著負載降低,功率因數(shù)降低,功率也隨著降低。為使負載輕時不使功率因數(shù)明顯降低,一種有效的方法是隨著負載的降低,相應(yīng)降低定子供電電壓[sup][1][/sup] 。 本文利用8098高速輸入口的HSO.0、HSO.1、zHSO.2控制三相主電路的三只雙向晶閘管的導(dǎo)通角完成三相交流調(diào)壓。用其高速輸入口的HSI.1測量功率因數(shù),并將其作為被控量,實現(xiàn)功率因數(shù)的閉環(huán)控制。 2 三相交流調(diào)壓[sup][2][/sup] 圖1是本文采用的適用于雙向晶閘管的三相交流調(diào)壓原理,由于三相觸發(fā)信號之間存在嚴格的相互關(guān)系,只需采用由X相電壓的過零點形成的脈沖信號作為三相觸發(fā)信號的HSO.0、HSO.1、HSO.2的同步信號,并將作為它高速輸入HSI.0的中斷請求信號,其中斷服務(wù)程序的主要任務(wù)是按圖1所示裝載6個事件的性質(zhì)和發(fā)生時間,其中點火時間τ由閉環(huán)控制算法求出。 [align=center] 圖1 三相交流調(diào)壓原理[/align] T三相電壓周期 TP觸發(fā)脈寬 τ點火時間 3 軟啟動 由于本裝置具有三相交流調(diào)壓功能,極易實現(xiàn)異步電機的軟啟動,軟啟動可由三種方式實現(xiàn):手動、開環(huán)（按預(yù)先給定的τ曲線）和閉環(huán)（按給定的啟動電流）。這里采用第二種軟啟動法。 4 功率因數(shù)測量[sup][3][/sup] 將X相的電壓和電流整形后變成相應(yīng)的方波,作為異或門的輸入,則它的輸出u[sub]o[/sub]的脈沖寬度代表功率因數(shù),見圖2。把u[sub]o[/sub]送到高速輸入端HSI.1。u[sub]o[/sub]出現(xiàn)上升沿的時間t[sub]r[/sub]已在HSI.0中斷服務(wù)程序中測得,其下降沿出現(xiàn)時間td在HSI.1中斷服務(wù)程序中測得,并計算脈寬T[sub]c[/sub]=t[sub]r[/sub]-t[sub]d[/sub]。 [align=center] 圖2 功率因數(shù)測量[/align] 5 功率因數(shù)的閉環(huán)控制[sup][2][/sup] 由8098的一個軟件定時器確定閉環(huán)控制的采樣時間T[sub]S[/sub],并允許其中斷,在其中斷服務(wù)程序中完成P-I算法的計算。該算法的輸入是代表實際功率因數(shù)的T[sub]c[/sub]（隱含誤差信號）,其輸出是晶閘管點火延時時間τ。 6 故障處理及保護 過壓、過流和缺相三個故障信號相或后,輸給外中斷輸入端EXTINT,其中斷服務(wù)程序的功能是禁止晶閘管觸發(fā)信號,切斷三相電源,并給出報警信號。 7 主程序流程圖 主程序流程圖如圖3所示。 在系統(tǒng)接到啟動命令后,按預(yù)先設(shè)定的程序?qū)﹄姍C進行軟啟動,啟動完畢后,進入功率因數(shù)的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)狀態(tài),待接到停車命令時,禁止觸發(fā)脈沖,從而切斷三相電源,使電機停轉(zhuǎn)[sup][4][/sup] 。 [align=center] 圖3 主程序流程圖[/align] 8 硬件簡化圖 硬件簡化圖示于圖4,由于8098片內(nèi)無程序存貯器,必須外擴EPROM,且必須將引腳EA接地,本文采用一片27128,其地址空間為2000H-5FFFH。為了把HSO輸出的寬脈沖型觸發(fā)信號變成脈沖列,采用8098片內(nèi)的PWM輸出。為了禁止觸發(fā)脈沖的輸出,采用P2.0作門控信號,當?shù)碗娖綍r禁止輸出,啟動和停車控制信號分別由P0.0和P0.1輸入,且為低電平有效。采用上電和手動二種復(fù)位功能。 9 結(jié) 論 綜上所述,本文介紹的交流電動機軟啟動與節(jié)能控制的特點簡單易行,同時,對硬件稍作改變,采用不同的程序,可用于與交流調(diào)壓有關(guān)的其他應(yīng)用場合。如大型電動機的軟啟動和功率因數(shù)就地補償（采用切換補償電容,而不是調(diào)壓）,也可用于直流電機的調(diào)壓調(diào)速等。 [align=center] 圖4 硬件簡化圖[/align]