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1、(10)申请公布号 CN 102655385 A (43)申请公布日 2012.09.05 C N 1 0 2 6 5 5 3 8 5 A *CN102655385A* (21)申请号 201210002060.8 (22)申请日 2012.01.05 H02P 1/26(2006.01) H02J 3/18(2006.01) (71)申请人三一重型装备有限公司 地址 110027 辽宁省沈阳市经济技术开发区 燕塞湖街31号 (72)发明人李智超 孙延飞 郭继毅 (54) 发明名称 三相异步电机软起动器及其控制方法 (57) 摘要 本发明提出了一种三相异步电机软起动器及 其控制方法。该启动器包。
2、括电压传感器、电流传感 器、软启动器、控制器和驱动电路，控制器内设置 有控制单元。电压传感器和电流传感器分别用于 测量电机相电压和相电流。软启动器连接于电机 各相绕组。控制单元与电压传感器电连接，用于接 收电机的各相电压；控制单元与电流传感器电连 接，用于接收电机的各相电流，并且控制单元通过 相电压及相电流计算各相的功率因数；控制单元 通过驱动电路与软启动器中的晶闸管电连接，向 晶闸管发送触发信号；控制单元通过功率因数及 相电流确定触发信号的频率。本发明将电流和功 率因数同时作为控制量，控制过程中使电流量稳 定在额定值的23倍，功率因数也能稳定在较高 水平。 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、2页 说明书7页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 6 页 1/2页 2 1.一种三相异步电机软起动器，包括： 电压传感器，用于测量电机的相电压； 电流传感器，用于测量电机的相电流； 软启动器，连接于所述电机的各相绕组，包括一组反向并联的晶闸管、以及与晶闸管并 联的接触器； 其特征在于， 还包括控制器和驱动电路，其中所述控制器内设置有一控制单元； 所述控制单元与所述电压传感器电连接，用于接收所述电机的各相电压； 所述控制单元与所述电流传感器电连接，用于接收所述电机的各相电流；并且 所述控制单元通过所述相电压及所述相电。
4、流计算各相的功率因数； 所述控制单元通过所述驱动电路与所述软启动器中的晶闸管电连接，向所述晶闸管发 送触发信号，以及 所述控制单元通过所述功率因数及所述相电流确定所述触发信号的频率。 2.根据权利要求1所述的三相异步电机软起动器，其特征在于， 所述控制器中还设置有三个比较器，其中， 所述控制单元与所述电压传感器和所述电流传感器电连接，用于接收所述电机的相电 压和相电流； 所述三个比较器的正相输入端分别与所述电流传感器电连接，用于接收所述电机的各 相电流，反相输入端均输入有三角波信号，所述三个比较器的输出端均与所述控制单元电 连接。 3.根据权利要求1或权利要求2所述的三相异步电机软起动器， 其。
5、特征在于， 还包括显示装置，其中： 所述显示装置与所述控制器相连接，用于显示所述相电压、相电流及各相的功率因数。 4.根据权利要求1或权利要求2所述的三相异步电机软起动器，其特征在于， 所述控制器内设置有相序错误检测单元、过欠压检测单元或过流检测单元。 5.根据权利要求4所述的三相异步电机软起动器，其特征在于， 还包括报警装置，其中： 所述报警装置与所述控制器相连接，用于所述相序错误检测单元检测出相序异常、或 者所述过欠压检测单元检测出所述电压异常、或者所述过流检测单元检测出电流异常时进 行报警。 6.根据权利要求1或权利要求2所述的三相异步电机软起动器，其特征在于， 还包括电感，其中： 所述。
6、电感与所述接触器串联，并且 所述电感的绕制方向和与其相连接的相绕组的绕制方向相反，以及 所述电感大小等于与其相连接的相绕组的等效电感，用于抵消该相电感。 7.一种权利要求1中所述的三相异步电机软起动器的控制方法， 其特征在于，包括， 信号采集步骤：控制单元通过所述电压传感器和电流传感器实时采集电机的相电压和 权 利 要 求 书CN 102655385 A 2/2页 3 相电流； 电流变化量计算步骤：控制单元计算该时刻采样电流与前一时刻采样电流的变化值， 及电流变化率； 第一触发信号获取步骤：控制单元根据相电流的变化值及变化率，查询相电流二维模 糊数据库，得到用于触发晶闸管的第一触发脉冲变量； 。
7、功率因数计算步骤：控制单元通过所采集的相电压和相电流计算电机各相的功率因 数，并计算该时刻的功率因数与前一时刻功率因数的变化值，及功率因数变化率； 第二触发信号获取步骤，控制单元根据功率因数的变化值及变化率，查询功率因数二 维模糊数据库，得到用于触发晶闸管的第二触发脉冲变量； 触发信号输出步骤：控制单元将所述第一触发脉冲变量和第二触发脉冲变量矢量相加 后，发送给该相晶闸管的驱动电路； 电流及功率因数调节步骤：晶闸管根据触发信号调整触发角，使电机的启动电流为额 定电流的23倍，功率因数为设定值。 8.一种权利要求2中所述的三相异步电机软起动器的控制方法， 其特征在于，包括， 信号采集步骤：控制单。
8、元通过所述电压传感器和电流传感器实时采集电机的相电压和 相电流； 功率因数计算步骤：控制单元通过所采集的相电压和相电流计算电机各相的功率因 数，并计算该时刻的功率因数与前一时刻功率因数的变化值，及功率因数变化率； 第一触发信号获取步骤，控制单元根据功率因数的变化值及变化率，查询功率因数二 维模糊数据库，得到用于触发晶闸管的第一触发脉冲变量； 第二触发信号获取步骤：电流传感器采集的相电流输入给比较器的正向输入端，比较 器将其与反相输入端输入的三角波信号比较后，输出第二触发脉冲变量给控制单元； 触发信号叠加步骤：控制单元将第一触发脉冲变量和第二触发脉冲变量相加后发送给 该相晶闸管的驱动电路； 电流。
9、及功率因数调节步骤：晶闸管根据触发信号调整触发角，使电机的启动电流为额 定电流的23倍，功率因数稳定为设定值。 权 利 要 求 书CN 102655385 A 1/7页 4 三相异步电机软起动器及其控制方法 技术领域 0001 本发明涉及一种软启动器，特别是指一种三相异步电机软起动器及其控制方法。 背景技术 0002 目前国内国外市场上的电机软起动器普遍采用一种拓扑结构，即：主电路部分每 一相均采用一组反向并联晶闸管再并上一个接触器，控制电路部分被控的参数通常只有电 流量一个参数，在软起动过程中，一般采用恒流软起动，因为这种恒流控制可使一台软起动 器同时成为其它电机的备用起动器，能在很大程度上。
10、增强可靠性并降低成本。但仅仅是恒 流软起动还是不够的，因为电机负载本身又是感性负载，对外界电磁干扰抵抗能力又有所 局限，所以会使其起动过程中功率因数很低。 发明内容 0003 本发明提出一种三相异步电机软起动器及其控制方法，本发明将电流量和功率因 数量作为控制参数，在电流稳定控制在额定值23倍的同时，还能保证较大的功率因数。 0004 本发明一方面提出一种三相异步电机软起动器，包括电压传感器、电流传感器、软 启动器、控制器和驱动电路，其中所述控制器内设置有一控制单元。所述电压传感器用于测 量电机的相电压，所述电流传感器用于测量电机的相电流。所述软启动器连接于所述电机 的各相绕组，包括一组反向并。
11、联的晶闸管、以及与晶闸管并联的接触器。所述控制器与所述 电压传感器电连接，用于接收所述电机的各相电压；所述控制器与所述电流传感器电连接， 用于接收所述电机的各相电流，并且所述控制器通过所述相电压及所述相电流计算各相的 功率因数；所述控制器通过所述驱动电路与所述软启动器中的晶闸管电连接，向所述晶闸 管发送触发信号；以及所述控制器通过所述功率因数及所述相电流确定所述触发信号的频 率。 0005 进一步地，所述控制器中设置有三个比较器，其中，所述控制单元与所述电压传感 器和所述电流传感器电连接，用于接收所述电机的相电压和相电流；所述三个比较器的正 相输入端与所述电流传感器电连接，用于接收所述电机的各。
12、相电流，反相输入端均输入有 三角波信号，所述三个比较器的输出端均与所述控制单元电连接。 0006 进一步地，本发明还包括显示装置，其中：所述显示装置与所述控制器相连接，用 于显示所述相电压、相电流及各相的功率因数。 0007 进一步地，所述控制器内设置有相序错误检测单元、过欠压检测单元或过流检测 单元。 0008 进一步地，本发明还包括报警装置，其中：所述报警装置与所述控制器相连接，用 于所述相序错误检测单元检测出相序异常、或者所述过欠压检测单元检测出所述电压异 常、或者所述过流检测单元检测出电流异常时进行报警。 0009 进一步地，本发明还包括电感，其中：所述电感与所述接触器串联，并且所述电。
13、感 的绕制方向和与其相连接的相绕组的绕制方向相反，以及所述电感大小等于其相连接的相 说 明 书CN 102655385 A 2/7页 5 绕组的等效电感，用于抵消该相电感。 0010 本发明的另一个方面，提出一种三相异步电机软起动器的控制方法，包括信号采 集步骤：控制单元通过所述电压传感器和电流传感器实时采集电机的相电压和相电流。电 流变化量计算步骤：控制单元计算该时刻采样电流与前一时刻采样电流的变化值，及电流 变化率。第一触发信号获取步骤：控制单元根据相电流的变化值及变化率，查询相电流二维 模糊数据库，得到用于触发晶闸管的第一触发脉冲变量。功率因数计算步骤：控制单元通过 所采集的相电压和相电。
14、流计算电机各相的功率因数，并计算该时刻的功率因数与前一时刻 功率因数的变化值，及功率因数变化率。第二触发信号获取步骤，控制单元根据功率因数的 变化值及变化率，查询功率因数二维模糊数据库，得到用于触发晶闸管的第二触发脉冲变 量。触发信号输出步骤：控制单元将所述第一触发脉冲变量和第二触发脉冲变量矢量相加 后，发送给该相晶闸管的驱动电路。电流及功率因数调节步骤：晶闸管根据触发信号调整触 发角，使电机的启动电流为额定电流的23倍，功率因数为设定值。 0011 本发明的又一个方面，提出一种三相异步电机软起动器的控制方法，包括信号采 集步骤：控制单元通过所述电压传感器和电流传感器实时采集电机的相电压和相电。
15、流。功 率因数计算步骤：控制单元通过所采集的相电压和相电流计算电机各相的功率因数，并计 算该时刻的功率因数与前一时刻功率因数的变化值，及功率因数变化率。第一触发信号获 取步骤，控制单元根据功率因数的变化值及变化率，查询功率因数二维模糊数据库，得到用 于触发晶闸管的第一触发脉冲变量。第二触发信号获取步骤：电流传感器采集的相电流输 入给比较器的正向输入端，比较器将其与反相输入端输入的三角波信号比较后，输出第二 触发脉冲变量给控制单元。触发信号叠加步骤：控制单元将第一触发脉冲变量和第二触发 脉冲变量相加后发送给该相晶闸管的驱动电路。电流及功率因数调节步骤：晶闸管根据触 发信号调整触发角，使电机的启动。
16、电流为额定电流的23倍，功率因数为设定值。 0012 本发明将电流和功率因数同时作为控制量，控制过程中除了电流量能够一直稳定 在额定值的23倍以外，系统功率因数也能稳定在较高水平，为轻载节能提供了依据，而 且起动速度快，避免了起动转矩发生频繁震荡而减少电机使用寿命。 附图说明 0013 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。 0014 图1为本发明三相异步电机软起动器的结。
17、构框图； 0015 图2为本发明三相异步电机软起动器实施例一控制器的结构框图； 0016 图3为本发明三相异步电机软起动器实施例二控制器的结构框图 0017 图4为本发明三相异步电机软起动器实施例一的结构示意图； 0018 图5为本发明三相异步电机软起动器实施例二的结构示意图； 0019 图6为本发明三相异步电机软起动器实施例三的控制方法流程图1； 0020 图7为本发明功率因数控制原理图； 0021 图8为本发明三相异步电机软起动器实施例三的控制方法流程图2； 说 明 书CN 102655385 A 3/7页 6 0022 图9为本发明三相异步电机软起动器实施例四的控制方法流程图。 具体实施。
18、方式 0023 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 0024 软启动器实施例： 0025 实施例一： 0026 参见图1，本发明提出一种三相异步电机软起动器，包括三个电压传感器、三个电 流传感器、三个软启动器、三个驱动电路和一个控制器。其中电压传感器与电机各相绕组并 联，用于测量电机的相电压；电流传感器与电机各相绕组串联，用于测量电机的相电流；三 个电压/电流传感器。
19、检测三相电压/电流，并实时把它们成比例的转化成弱电信号发送给 控制器。软启动器包括一组反向并联的晶闸管、以及与晶闸管并联的接触器，电机的每相绕 组均串联一个软启动器。控制器内设置有一控制单元，如图2所示，控制单元与电压传感器 电连接，用于接收电机的各相电压，控制单元与电流传感器电连接，用于接收电机的各相电 流，并且控制单元通过相电压及相电流计算各相的功率因数。控制单元通过驱动电路与软 启动器中的晶闸管电连接，向晶闸管发送触发信号，并且控制单元通过功率因数及相电流 确定触发信号的频率。 0027 控制器可以选用FP系列控制器，也可以选用其他类型的控制器，本发明对其不做 限定。 0028 需要说明。
20、的是：本实施例通过控制器实时计算的功率因数确定晶闸管的第一触发 脉冲信号，通过实时采集的相电流确定晶闸管的第二触发信号，将第一触发信号和第二触 发信号叠加，并将叠加后的触发信号发送给晶闸管驱动电路。本发明通过电流和功率因数 两个反馈量，来实时改变晶闸管触发信号的触发频率，进而控制相电流为电机额定电流的 23倍，同时还使功率因数稳定在较大值。 0029 优选地，本实施例还包括显示装置，其中：显示装置与控制装置相连接，用于实时 显示电机的相电压、相电流及各相的功率因数，如图4所示。 0030 优选地，控制器内设置有相序错误检测单元、过欠压检测单元或过流检测单元。进 一步优选地，本实施例还包括报警装。
21、置，其中：报警装置与控制器相连接，当相序错误检测 单元检测出相序异常、或者过欠压检测单元检测出电压异常、或者过流检测单元检测出电 流异常时，报警装置进行报警。 0031 优选地，在电机各相绕组的软启动器中，都设置一与接触器串联的电感，并且电感 的绕制方向和与其相连接的该相绕组的绕制方向相反，电感大小等于与其相连接的相绕组 的等效电感。如图4所示，KM1、KM2、KM3为接触器，当软起动以及软停车结束时，接触器触 点闭合，额定电压加至电机绕组上。由于电机本身呈感性，为使软起动后系统的功率因数得 以提高，可在主通路上分别反向串入等值的附加电感，如图L1、L2和L3，其大小等于与其相 连接的电机的相。
22、绕组的等效电感值，目的是抵消电机等效电感，提高功率因数。 0032 本实施例中的驱动电路能将控制器输出的弱电触发信号与晶闸管的驱动信号隔 说 明 书CN 102655385 A 4/7页 7 离，提高控制器的可靠性。驱动电路可以由多种方式实现，例如驱动变压器电路，用来把控 制器输出的晶闸管触发脉冲放大，并将输入及输出信号隔离，以增强可靠性，还可以用光耦 隔离电路等。 0033 本实施例将电流量和功率因数量同时作为控制量，所以在起动过程中除了电流量 能够一直稳定在电机额定值的23倍以外，系统功率因数也能稳定在较高水平，为轻载节 能提供了依据，而且起动速度快，避免了起动转矩发生频繁震荡而减少电机使。
23、用寿命。 0034 实施例二： 0035 本实施例提出一种三相异步电机软起动器，包括三个电压传感器、三个电流传感 器、三个软启动器、三个驱动电路和一个控制器。其中电压传感器与电机各相绕组并联，用 于测量电机的相电压。电流传感器与电机各相绕组串联，用于测量电机的相电流；三个电 压/电流传感器检测三相电压/电流，并实时把它们成比例的转化成弱电信号发送给控制 器。软启动器包括一组反向并联的晶闸管、以及与晶闸管并联的接触器，电机的每相绕组均 串联一个软启动器。控制器与电压传感器电连接，用于接收电机的各相电压。控制器与电 流传感器电连接，用于接收电机的各相电流，并且控制器通过相电压及相电流计算各相的 功。
24、率因数。控制器通过驱动电路与软启动器中的晶闸管电连接，向晶闸管发送触发信号。 0036 如图3、图5所示，本实施例的控制器中又设置有一个控制单元和三个比较器，其 中，控制单元与电压传感器和电流传感器电连接，用于接收电机的相电压和相电流。三个比 较器的正相输入端与电流传感器电连接，用于接收电机的各相电流，反相输入端均输入有 三角波信号，三个比较器的输出端均与控制单元电连接。 0037 需要说明的是：本实施例通过控制单元实时计算的功率因数确定晶闸管的第一触 发脉冲信号。比较器将实时采集的电流与三角波输入信号相比较，比较结果为晶闸管的第 二触发脉冲信号，并将其发送给控制单元。控制单元将第一触发脉冲信。
25、号和第二触发信号 叠加，并将叠加后的触发信号发送给晶闸管驱动电路。本发明通过电流和功率因数两个反 馈量，来实时改变晶闸管触发信号的触发频率，进而控制相电流为电机额定电流的23 倍，同时还使功率因数稳定在较大值。 0038 优选地，本实施例还包括显示装置，其中显示装置与控制单元相连接，用于显示电 机的相电压、相电流及各相的功率因数。 0039 优选地，控制器内设置有相序错误检测单元、过欠压检测单元或过流检测单元。进 一步优选地，本实施例还包括报警装置，其中：报警装置与控制器相连接，当相序错误检测 单元检测出相序异常、或者过欠压检测单元检测出电压异常、或者过流检测单元检测出电 流异常时，报警装置进。
26、行报警。需要说明的是：相序错误检测单元检验三相电压所有过零点 时刻，然后依照实际三相交流电机所能允许的电压时序设计阈值，如果缺相断相或者某相 超前或之后过大时，为了不给电机带来损害，会重启动电机。 0040 优选地，在电机各相绕组的软启动器中，都设置一电感与接触器串联。并且电感的 绕制方向和与其相连接的相绕组的绕制方向相反，电感大小等于负载电机的等效电感。如 图4所示，KM1、KM2、KM3为接触器，当软起动以及软停车结束时，接触器触点闭合，额定电压 加至电机绕组上。由于电机本身呈感性，为使软起动后系统的功率因数得以提高，可在主通 路上分别反向串入等值的附加电感，如图L1、L2和L3，其大小等。
27、于与其相连接的相绕组的 等效电感值，目的是抵消电机等效电感，提高功率因数。 说 明 书CN 102655385 A 5/7页 8 0041 本实施例中的驱动电路能将控制器输出的弱电触发信号与晶闸管的驱动信号隔 离，提高控制器的可靠性。驱动电路可以由多种方式实现，例如驱动变压器电路，用来把控 制器输出的晶闸管触发脉冲放大，并将输入及输出信号隔离，以增强可靠性，还可以用光耦 隔离电路等 0042 本实施例将电流量和功率因数量同时作为控制量，所以在起动过程中除了电流量 能够一直稳定在电机额定值的23倍以外，系统功率因数也能稳定在较高水平，为轻载节 能提供了依据，而且起动速度快，避免了起动转矩发生频繁。
28、震荡而减少电机使用寿命。 0043 控制方法实施例： 0044 实施例三： 0045 基于实施例一中提出的三相异步电机软起动器，本实施例提出了该软启动器的控 制方法，如图6所示，具体包括如下步骤： 0046 信号采集步骤：控制单元通过电压传感器和电流传感器实时采集电机的相电压和 相电流；电流变化量计算步骤：控制单元计算该时刻采样电流与前一时刻采样电流的变化 值，及电流变化率(电路变化值的导数)；第一触发信号获取步骤：控制单元根据相电流的 变化值及变化率，查询相电流二维模糊数据库，得到用于触发晶闸管的第一触发脉冲变量； 功率因数计算步骤：控制单元通过所采集的相电压和相电流计算电机各相的功率因数，。
29、并 计算该时刻的功率因数与前一时刻功率因数的变化值，及功率因数变化率(功率因数变化 值的导数)；第二触发信号获取步骤，控制器根据功率因数的变化值及变化率，查询功率因 数二维模糊数据库，得到用于触发晶闸管的第二触发脉冲变量；触发信号输出步骤：控制 单元将第一触发脉冲变量和第二触发脉冲变量矢量相加后，发送给该相晶闸管的驱动电 路；电流及功率因数调节步骤：晶闸管根据触发信号调整触发角，使电机的启动电流为额 定电流的23倍，功率因数稳定在设定值。 0047 由于起动初期功率因数较高，其后越来越低，所以本发明中所说的设定值是保持 在起动时的功率因数值。 0048 下面结合图7、图8对本实施例原理及具体实。
30、现方法进一步说明： 0049 图7为功率因数控制原理图，U、V、W为直接作用在电机绕组上的三相电网电压， Ia、Ib、Ic为起动过程中经过晶闸管的三相电流，为可测功率因数角，为晶闸管的触发 延迟角，为晶闸管断续时间。由于电机是一个典型的感性负载，对电流有明显的续流现 象，所以某一时刻(不妨设t0)电压与电流信号过零点处存在一个相位差0，即功率因数 角。从图中不难看出，在0一定时，改变便可以改变，进而改变电机绕组电压。但由 于电机功率因数角在起动过程中随着转速的升高而减小，使0在t1时刻减小变 为1，所以将功率因数角变化量作为起动器晶闸管触发角的修正量，避免在起动及 停车过程中，因电机断口输入电。
31、压的变化而引起电磁转矩和电流的振荡，并能在保证起动 转矩的同时加快电机起动速度。 0050 图8为系统软件流程图。系统初始化后开放外部中断，包括断相保护中断、相序检 测中断、过/欠压保护中断和过流保护中断，并使能控制器内部的A/D转换器和软件滤波模 块，随时准备将各相电压、电流互感器的采样值作A/D转换，并进行软件滤波，一旦发现断 相、相序错误或者过流及过/欠压，立即警报并停机。按下起动按扭5秒后，开放定时器中 断t0。记录各相电压的每一个过零点，将各相电压相邻过零点分别作为正/负向同步信号 说 明 书CN 102655385 A 6/7页 9 的起止点。同步信号的获得是为触发脉冲的产生提供一。
32、个时间基准，利用各相电压与电流 值过零点的相位差求出各相功率因数角。最后利用液晶显示程序模块将三相电压、电流及 功率因数值显示在液晶屏幕上。 0051 由于起动时始终控制电流于一个较低水平(为负载电机额定工作电流的23 倍)，所以本发明控制的核心思想是“稳流”。对于电机这一高阶、非线性的被控对象而言， 选用模糊控制替代传统的PID控制是合适的。但仅以电流为控制量还不够，因为起动时功 率因数角会随转速的提高而呈指数增加，在某些特殊的工作环境(如煤矿井下等)还会 遭遇不同程度的电磁干扰，使电流波形发生严重的畸变，所以为使起动过程中保持较高的 功率因数，有必要让功率因数角作为另一个控制量，控制方法仍。
33、需采用模糊控制。模糊 控制表分别是以电流与功率因数角为基本变量来编写。待“模糊控制表查询及反模糊化 操作”中断结束后，将两结果求和，并进行D/A转换，然后返回主程序。键盘扫描中断为用户 现场或者远程操控而专门设计，并负责系统的起、停控制。 0052 由于电机负载起动过程中，功率因数角逐渐增加，也就是说电网电压与电流的相 位差是越来越大的。如果此时以不变的频率去触发接触器的话，不但功率因数越来越低，还 会使起动过程电流冲击较大。为了解决以上问题，并提高起动速度，本发明的第一个控制量 选择功率因数。具体的控制思想是建立二维模糊库，参数a为功率因数与前一时刻的差值， 参数b为功率因数的变化率。设置a。
34、和b的取值范围，以及模糊库的真值表，以查表的形式 完成该部分控制，生成第一触发脉冲变量。 0053 当然，软启动的根本是“软”电流起动，本发明的第二个控制量选则电流，目标是将 其稳定在额定值的2-3倍直到起动结束。传统的控制电流方式是PID，尽管模糊控制在原理 上要更适合电机负载，但考虑到控制器的响应速度等问题，现今很多电机负载场合仍选用 PID。本发明之所以提倡选后者，是因为采用FPGA作为控制器，会从根本上解决理论与现实 脱节问题。控制思想是通过电流传感器，或者电流采样模块实时检测电流值，并记录与前一 时刻的差值，设为c，及电流的变化率设为d，由c与d组成二维模糊库，并根据具体电机的 参数。
35、，设置模糊库真值表，得到第二触发脉冲变量。 0054 经过理论论证，启动过程中，第一触发脉冲变量与第二触发脉冲变量的矢量乘积 为正，不会出现彼此抵消的状况，经过矢量相加后得到的触发脉冲变量为最终控制接触器 通断的脉冲控制信号。 0055 需要说明的是：本实施例中的二维模糊数据库为本领域人采用现有方法可建的数 据库，本发明在此不再赘述。根据实际操作过程中对功率因数或电流的要求，随时修正和完 善数据库，使其调节电流及功率因数达到设定值。模糊控制表分为电流模糊控制表和功率 因数模糊控制表，其中电流模糊控制表基于电流变化量及电流变化率来编写，功率因数模 糊控制表基于功率因数变化量和变化率来编写。值得注。
36、意的是，电流模糊控制表和功率因 数模糊控制表均为三个，分别对应电机的R、S和T三相。在软启动控制过程中，对三相分别 进行控制。 0056 本实施例同时将电流和功率因数作为控制量，所以起动过程中除了电流量能够一 直稳定在额定值的23倍以外，系统功率因数也能稳定在较高水平，为轻载节能提供了依 据，而且起动速度快，避免了起动转矩发生频繁震荡而减少电机使用寿命。 0057 实施例四： 说 明 书CN 102655385 A 7/7页 10 0058 基于实施例二中提出的三相异步电机软起动器，本实施例提出了该软启动器的控 制方法，如图9所示，具体包括如下步骤： 0059 信号采集步骤：控制单元通过电压传。
37、感器和电流传感器实时采集电机的相电压和 相电流。功率因数计算步骤：控制单元通过所采集的相电压和相电流计算电机各相的功率 因数，并计算该时刻的功率因数与前一时刻功率因数的变化值，及功率因数变化率。第一 触发信号获取步骤，控制单元根据功率因数的变化值及变化率，查询功率因数二维模糊数 据库，得到用于触发晶闸管的第一触发脉冲变量。第二触发信号获取步骤：电流传感器采 集的相电流输入给比较器的正向输入端，比较器将其与反相输入端输入的三角波信号比较 后，输出第二触发脉冲变量给控制单元。触发信号叠加步骤：控制单元将第一触发脉冲变量 和第二触发脉冲变量相加后发送给该相晶闸管的驱动电路。电流及功率因数调节步骤：晶。
38、 闸管根据触发信号调整触发角，使电机的启动电流为额定电流的23倍，功率因数为设定 值。 0060 由于起动初期功率因数较高，其后越来越低，所以本实施例中所说的设定值是保 持在起动时的功率因数值。 0061 需要说明的是：本实施例通过控制器进行功率因数控制，控制器通过计算相邻两 采样时刻的功率因数变化量、及功率因数变化率来确定第一触发脉冲变量，具体的实现方 法与实施例三中相同。本实施例还通过比较器进行电流调节，电流传感器采集的相电流输 入给比较器的正向输入端，反向输入端输入有三角波信号，输入的电流信号与三角波信号 比较后，输出第二触发脉冲信号，控制单元将第一脉冲触发信号和第二脉冲触发信号叠加 后。
39、，发送给晶闸管的驱动电路，调整晶闸管的触发角，使电流和功率因数稳定在设定值。值 得注意的是，在软启动过程中，本方法对电机的R、S和T三相分别进行控制。 0062 本实施例同时将电流和功率因数作为控制量，所以起动过程中除了电流量能够一 直稳定在额定值的23倍以外，系统功率因数也能稳定在较高水平，为轻载节能提供了依 据，而且起动速度快，避免了起动转矩发生频繁震荡而减少电机使用寿命。 0063 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102655385 A 10 1/6页 11 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102655385 A 11 2/6页 12 图4 说 明 书 附 图CN 102655385 A 12 3/6页 13 图5 说 明 书 附 图CN 102655385 A 13 4/6页 14 图6 说 明 书 附 图CN 102655385 A 14 5/6页 15 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102655385 A 15 6/6页 16 图9 说 明 书 附 图CN 102655385 A 16 。