基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器技术方案

本实用新型专利技术属于高压电动机传动技术领域，具体涉及一种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，包括负载电动机，微处理器，信号检测单元，软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元，投切电容器装置单元，以及开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4；信号检测单元与微处理器电连接，微处理器与软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元顺次电连接；该智能控制器，解决了现有技术对于电动机启动的降压、补偿电流采用非一体化设计的现状，通过软启动特性和补偿特性进行综合计算、分析、运算及处理等步骤，完成装置在补偿软起动装置中的智能控制，具有更好的处理精度，处理速度、可靠性也均有提高。

【技术实现步骤摘要】


本技术属于高压电动机传动
，具体涉及一种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器。

技术介绍

电动机（Motor）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子（如鼠笼式闭合铝框）形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。
随着工业技术的不断发展，电动机在工业的多个领域进行了大面积的应用，电动机启动时需要从电网吸收大量的电量，但是电网的容量是确定的，这就引起了电动机的起动容量与所配电网输出容量的矛盾，在不影响电动机使用却又不给电网造成过大负荷的情况下，非常有必要进一步减小电动机起动电流，进而减小从电网吸收的容量，这样就可以缓解电网容量与电动机启动容量的矛盾。
现有技术解决电动机起动容量与所配电网输出容量的矛盾是在电动机起动时，在起动回路端并联电容，由电容提供容性无功电流，就可抵消一部分感性无功电流，从而减小电动机起动时从电网吸取的总电流。但是，这种控制方式的调节范围有限，而且处理速度、体系架构、外围接口资源等容易受到诸多限制，使得原系统的繁琐性、不可靠性而且高成本性。
对于电机的工作电压进行调整，采用的是独立的调压系统对电压进行调节，也就是说，现有技术对于电动机工作所需电压和电流的调节是在两个独立的系统中进行控制的，这比较浪费资源。

技术实现思路

本技术的目的是克服
技术介绍
中电机启动过程中降压补偿软起动装置两套控制系统的处理速度、体系架构、外围接口资源等受到诸多限制，的繁琐、不可靠、成本高的问题。
为达上述目的，本技术提供了一种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，包括负载电动机，以及用于控制负载电动机的微处理器，还包括信号检测单元，软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元，投切电容器装置单元，以及开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4；
所述信号检测单元与微处理器电连接，用于采集电路中的电信号参数，对电路进行无功电流电压检测，并进行计算、转换后，传输到微处理器；
所述微处理器与软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元顺次电连接；
可变电抗器单元的一次侧通过开关KM1接入三相交流电网，并与负载电动机相联，二次侧与功率变换单元相联；
所述开关KM2使得负载电机直接连接三相交流电网；
所述投切电容器装置单元通过KM3与三相交流电网连接并进行充电，然后通过开关KM4并联在负载电动机的电源输入端两侧。
所述信号检测单元包括开关信号检测单元和电量检测单元；所述开关信号检测单元用于检测开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4的状态；所述电量检测单元用于检测电路的电压和电流信号。
所述微处理器还连接有人机交互界面，用于输出或者输入信息。
所述人机交互界面包括输入键盘和输出显示屏。
本技术的优点是：本技术提供的这种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，解决了现有技术对于电动机启动的降压、补偿电流采用非一体化设计的现状，通过软启动特性和补偿特性进行综合计算、分析、运算及处理等步骤，完成装置在补偿软起动装置中的智能控制，具有更好的处理精度，处理速度、可靠性也均有提高；该基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，能够控制软启动过程对电动机的启动过程进行动态监控；智能控制器将采集系统电信号来控制电机起动电流的大小，通过计算控制磁饱和电抗器的电抗值来平滑改变电机端电压，限制电动机起动电流，而控制器将某数值的起动电流进行计算机动态分析，用向量法计算出系统无功容量而动态调节电容器补偿容量进行投切弥补；可以有效的将系统网侧电流始终控制在客户要求范围内，且可保证电动机一个高的起动功率因数，降压限流系统可以再进行比对计算，输出最适合电机起动的端电压值，从而保证了电动机起动转矩的输出；使得大型电动机在较小的网侧电流下有了一个较为稳定的转矩输出。
下面结合附图和实施例对本技术做详细说明。
附图说明
图1是基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器电气框图。
图2是微处理器控制硬件系统图。
图3是三相电流检测电路图。
图4是电压检测电路图。
具体实施方式
实施例1：
为了克服
技术介绍
中电机启动过程中降压补偿软起动装置两套控制系统的处理速度、体系架构、外围接口资源等受到诸多限制，的繁琐、不可靠、成本高的问题。
本技术提供了一种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，包括负载电动机，以及用于控制负载电动机的微处理器，还包括信号检测单元，软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元，投切电容器装置单元，以及开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4；
所述信号检测单元与微处理器电连接，用于采集电路中的电信号参数，对电路进行无功电流电压检测，并进行计算、转换后，传输到微处理器；
所述微处理器与软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元顺次电连接；
可变电抗器单元的一次侧通过开关KM1接入三相交流电网，并与负载电动机相联，二次侧与功率变换单元相联；
所述开关KM2使得负载电机直接连接三相交流电网；
所述投切电容器装置单元通过KM3与三相交流电网连接并进行充电，然后通过开关KM4并联在负载电动机的电源输入端两侧。
所述信号检测单元包括开关信号检测单元和电量检测单元；所述开关信号检测单元用于检测开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4的状态；所述电量检测单元用于检测电路的电压和电流信号。
所述微处理器还连接有人机交互界面，用于输出或者输入信息。
所述人机交互界面包括输入键盘和输出显示屏；高压电机在无功补偿及软起动时，操作人员要对电机运行中的各项参数进行实时检测，那么就需要通过指示电路来判断电机的运行状态是否正常，并且在起动前还需要对电机运行参数进行预订设置，电机启动后也要对无功补偿量进行调节，这就要设置按键电路来控制。本设计采用ZLG7289B数码管和键盘管理芯片来完成对指示灯和键盘的控制。ZLG7289B芯片上带有SPI总线接口，主CPU与该芯片通过SPI总线进行通讯。
实施例2：
上述微处理器采用LPC1788FBD208，基于ARMCortex-M3为内核的为控制器，是为嵌入式系统应用而设计的高性能，低功耗的32位微处理器，其操作频率高达100MHZ，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的低性能的第三条总线，外设组件包括512KB片内FLASH程序存储器，64KB片内SRAM、8通道GPDMA控制器、4个32位通用定时器、1个8通道12位ADC、1个10位DAC、1路电机控制PWM输出、1个正交编码器接口、6路通用PWM输出、1个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC，此外该处理器还集成了大量的通信接口和工业以太网MAC、2路CAN总线等。
为了能有效的保证系统的起动性能，控制器在工作过程中需对系统能检测到谐波并能迅速准确的补偿无功功率。电机按要求的起动方式进行软起动控制，在进行电压斜波输出、突跳脉冲输出及恒流输出时软起动要根据检测到的电流电压信号进行实时检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，包括负载电动机，以及用于控制负载电动机的微处理器，其特征在于：还包括信号检测单元，软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元，投切电容器装置单元，以及开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4；所述信号检测单元与微处理器电连接，用于采集电路中的电信号参数，对电路进行无功电流电压检测，并进行计算、转换后，传输到微处理器；所述微处理器与软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元顺次电连接；可变电抗器单元的一次侧通过开关KM1接入三相交流电网，并与负载电动机相联，二次侧与功率变换单元相联；所述开关KM2使得负载电机直接连接三相交流电网；所述投切电容器装置单元通过KM3与三相交流电网连接并进行充电，然后通过开关KM4并联在负载电动机的电源输入端两侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM系统的降压补偿软起动的智能控制器，包括负载电动机，以及用于控制负载电动机的微处理器，其特征在于：还包括信号检测单元，软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元，投切电容器装置单元，以及开关KM1、开关KM2、开关KM3、开关KM4；
所述信号检测单元与微处理器电连接，用于采集电路中的电信号参数，对电路进行无功电流电压检测，并进行计算、转换后，传输到微处理器；
所述微处理器与软启动控制信号单元，功率变换单元，可变电抗器单元顺次电连接；
可变电抗器单元的一次侧通过开关KM1接入三相交流电网，并与负载电动机相联，二次侧与功率变换单元相联；
所述开关KM2使得负载电机直接连接三相交流电网；
所述投切电容器装...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚嘉博，杨建龙，刘涛，王宝剑，
申请(专利权)人：陕西英强电气自动控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61