软起动器主要有两种采样电路:过零点采样和瞬时值采样。每一种采样方式又分为电压采样和电流采样。
1.电压过零检测
电压过零检测环节是晶闸管交流调压电路的基本环节。晶闸管必须在承受正向电压的同时,给门极施加触发信号才可以被触发导通,因此电路中每只晶闸管的触发相位必须以其刚刚承受正向电压时的相位点作为参照,这就必须对供电电源电压过零点进行检测,也被称为同步检测。然后,由同步检测确定晶闸管触发信号的时刻和6只晶闸管的触发顺序。
同步检测是控制电路中至关重要的环节,同步信号必须满足下面的条件:
1)同步信号波形必须干净,必须滤除可能的干扰。
2)同步信号经检测电路变换后,可以与电网之间产生一定的相位移,但相位移的值必须固定,且三相一致稳定。
3)同步检测电路的同步信号源应该取自软起动器输入电源端,而取自电动机侧的电压由于大小和相位在变化,所以波形质量不好。
4)由于电源的高压信号不能直接送到控制系统中,因此同步检测电路还必须具有电源隔离和电平变换的作用。
2.电流过零检测
电流过零检测能够检测三相电路4每相晶闸管的导通时间,可以为复杂的控制算法提供支持。电压过零与电流过零也可以由瞬时值的检测得出,但准确度与采用专用过零点检测相比相差较多。
过零检测的方法有许多种,常见的有用变压器完成电平隔离转换和用光耦合器完成电平隔离转换两种。典型电压过零检测原理电路如图16-42所示。其中电流过零检测由于一组晶闸管是反并联的,所以在光耦合器前端应设计为桥式电路,来检测每相电路的导通时刻。
3.瞬时值的检测
瞬时值的检测主要有电压瞬时值检测和电流瞬时值检测,一些专用的软起动器还具有功率因数检测和电动机转速检测等。
4.电压检测(www.xing528.com)
电压检测环节通常用来采样软起动器输入电压并提供保护功能,完成诸如过电压、欠电压、断相等保护。也有采样软起动器输出电压并提供给控制环节,完成输出电压闭环调节等功能。电压瞬时值采样的方法较多,常用的有电压传感器隔离采样和运算放大器差分加线性光耦合器隔离采样。在实际设计中,由于电压传感器和线性光耦合器的成本较高,所以一般采用运算放大器差分直接电压采样。典型电压隔离采样原理电路如图16-43所示。
图16-42 典型电压过零检测原理电路
图16-43 典型电压隔离采样原理电路
5.电流瞬时值检测
电流瞬时值检测用于检测软起动器的三相输出电流,参与实现电流闭环调节,对于电流斜坡起动、转矩起动方式以及更高级起动方式的实现至关重要。同时电流瞬时值的检测可以实现过电流、断相、过载和堵转等保护功能。电流瞬时值的检测多通过电流传感器和信号变换电路实现。由于软起动器对于电流采样的速度和准确度要求不高,所以电流传感器多采用廉价的电流互感器来进行瞬时值采样。典型电流瞬时值采样及过电流保护原理电路如图16-44所示。
图16-44 典型电流瞬时值采样及过电流保护原理电路
值得注意的是,在瞬时值采样电路加入整流电路,把正弦交流信号转换为取绝对值之后的形式,可以有效地提高电路的抗干扰能力,增加瞬时值的准确度,且加入整流电路可以减少开关电源的输出电路数目,节约成本。其原理电路如图16-45所示。
图16-45 加入精密整流电路的瞬时值采样原理电路
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