采用固态继电器的 三相异步电机调压 调速系统

Ｖ０ｌ　２２　Ｎｏ　３　Ｓｅｐｔ．２０ＯＯ　采用固态继电器的三相异步电机调压调速　系统　施颂生　丁　丁　』Ｉ２　（湘潭大学电子工程系，湘潭，４－１１１０５）　［摘要］：提出了一种使用固态继电器作为电子开荧进行通断电压控制的三相异步电动机调速方案．其控制系统　极其简单、价廉．已成功的应用于风机等机械惯性太的调速场台有较高的应用价值．　键　生生皇　垫　里查壁皇墨；　瞥　型中圈分类号：ＴＭ３５１　文献标识码：Ａ　嘏压泪逛糸ｆ　文章编号：１０００一，９∞（２吣叫０３　０∞６一∞　三相笼型异步电动机具有结构简单，运行可靠，价格低廉而获得广泛的应用．近年来，由于　新型功率半导体器件，集成电路及微处理机等开发应用，交流调速已取得了新的进展．目前对　容量较大、要求较高的交流调速装置，是采用变频调速，矢量控制方式．其性能良好，但线路复　杂、成本高，维护不便；串级调速只适用于绕线式异电动机．而交流调压调速系统简单实用，可　靠，便于维护，成本低廉，易于推广．进行交流调压可采用晶闸管进行相位控制方式．但是相位　控制方式的电压电流波形是缺口状，畸形的，其高次谐波成份很大，严重地污染电网，而且其三　相移相同步可控制系统仍较复杂、这里作者提出了一种主回路采用三相固态继电器，控制迥路　由集成触发器形成的通断脉冲比进行控制来改变加至三相异步电动机的电压的方法这是一　种最廉价、简易的交流调速方案，其成本只为相位控制调压的三分之一，为变频调速的二十分　之一，作者已成功地用于中央空调的风机调速系统中．　１晶闸管交流开关调压调速原理　晶闸管又名双向可控硅，可方便地用作电子开关如果让双向晶闸管在一定数量的正弦波　周期内导通，而在另外的时间内关断，那么，改变导通时间Ｎ对固定的重复周期Ｔ的比例８＝　Ｎ／Ｔ就可以改变输出电压的大小．若电源相电压有效值为Ｕ２，则输出电压的有效值为Ｕｏ＝Ｕ，　我们可以通过调节改变８来达到调节三相固态继电器的输出电压，从而使三相电动机力　矩和转速发生相应变化．　必须指出，本方案主要用于惯性较大的负载，例如：鼓风机、水泵等机械惯性大的调速系　统，或者三相电炉加热恒温系统等惯性大的场合进行调功控制．　２交流固态继电器ＳＳＲ功能　ＳＳｔｌ，英文名为Ｓｏｌｉｄ　ｓｔａｔｅ　ｒｅｌａｙｓ是一种全部由固态电子元器件组成的新型、无触点高速电　子开关电件．其小信号控制端和主通路在电气上是隔离绝缘的，所需控制功率极小，开关速度　警鐾项１３１￣目１：２国００家０　作者简介：（１９４６一）．男（汉），副教授，　苏启求人　留学＾员资助项　（９４９９）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　施颂生　采用固志继电器的三相异步电机调压调速系统　８７　很快，近年来在数控和自动设备中得到广泛应用．有关其内部的组成原理可见有关资料，限于　篇幅不在此介绍．其应用简图如图１所示：　ＳＳＲ为四端组件，１、２为控制端，加上４～１２　ｖ直流电　压ｖｏ即可使组件３、４导通，使负载得电工作．切断　电　压，３、４端立即断开，关闭了负载．目前厂家已把三个单相　交流固态断电器组合在一个模块之中上市，使我们的开发　使用更方便　根据被控负载的功率，选择适当电流容量的组　件即可．　委囝】ｓｓＲ应用茼图　　使用三相ＳＳＲ的三相异步电动机调速主迥路．实际主　迥路如图２所示．　Ｆ　为快速保险丝，容量视电动机容量而定，三相固态　继电器共有８个接线头，Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３接３８０　Ｖ交流电网，　Ｌ１　、Ｌ２　、Ｌ３　接三相电动机．每一相的Ｌ与　间加接了ＲＣ　保护吸收网络及压敏电阻风　等保护电路，用来防止系统工　作中产生的尖峰浪涌电压对固态继电器内部双向晶闸管的　冲击．Ｉ－１ｔｌ　ＬＨ３为电流互感器，用来对三相电流进行取样，　产生的信号供系统的保护电路使用．当电动机过载时，可对　电动机进行热保护，此外实际系统中还有缺相保护，有关过　流过热缺相保护的电路均为常规电路，不在此文阐述．　Ｊ　圈２调速主迥路　３通断此控制信号产生电路　为了控制三相固态继电器的开关通断时问比，必须产　生一个通断比（占空比）可调的矩形波信号，本系统使用了常见的５５５时基集成电路来产生此　信号．采用下图３接法，改变电位器即可实现占空比调节　利用５５５的第④脚可方便地进行系　统的保护控制，当出现电流、过热、缺相时产生的取样信号可控制④脚电平来启闭系统　从图中输出脚③脚输出的矩形波信号的高电　平时间ｔｈ：０．６９３　Ｒａ　Ｃ，低电平时为ｔＬ＝０　６９３励　Ｃ，矩形波的频率为ｆ＝１．４４３．／（Ｒａ＋ｍ）．Ｃ，占空　比ｄ＝Ｒｂｌ（Ｒａ＋舶），调节ＲＷ，可方便地调节占空　比，按图中数据调节范围可达１～５０图中晶体管　ＢＧ是作为保护控制用．正常工作时，ＢＧ截止，集成　电路５５５的④脚为高电平．当系统处于保护状态　时，其各路的取样保护信号使　变为高电平，从而　使其集电极变为低电平而关闭５５５，使其输出其端　第③脚为低电平，固态继电器失去了控制信号而关　闭，电机停转，实现了保护．　闭３占空比可阔信　产生电路　维普资讯 http://www.cqvip.com

８８　湘潭大学自然科学学报　２０００拒　４结论　由于系统采用了组件模块化三相固态继电器及集成化的控制信号发生器，因此使历来困　难复杂的三相异步电动机的调速问题变得极其简单，容易．这为到处大量使用的小功率三相异　步电动机如何实现调速找到了一种低成本方案，有很大的实用价值和经济价值．本系统另一优　点是由于三相固态继电器的工作状态是采用过零触发及整周期通断控制，因此运行中不产生　高次谐波，对电网不会造成污染．　实践证明，此种调速方法可有效地应用于机械惯性大的场合，例如空气压缩机，鼓风机，水　泵等调速要求．但由于系统是在不断的通断状态中工作，总有一定的机械脉动，因此不太适合　于要求调速精度高的机械控制场合．　参考文献　１］车考义．晶闸管异步电动机节电器［Ｊ］电力电子技术．１９９５（２）：５４—５６　２］壬志刚实用过零触发调动器［Ｊ　电子技术应用．１９９６（８）：２０—２１　３］李桂华三相异步电动机调压调速系统［Ｊ］电力电子技术，ｔ９９０（２）：２０—２３　Ａ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ　ｓｌ￣ｅａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　３一Ｐｈａｓｅ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｒｅｌａｙｓ　Ｓｉｌｌ　Ｓｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ　（　ｐａ　ｈ　ｍ　ｏｆ　Ｅｌｏｃｍｍｉｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｘｉａｎｇａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ⅺｍ　踟．４１１１０５．Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓ　ＩｃＩ＿】Ｔｈｅ　ａＩｌｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａ　３一ｐｈａｓｅ　ａｓ）ｎｎｃｈｒｏｎｏＬＩＢ　ｌｒｌｏｔｏｒ　ｓｐｅｅｄ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｕｓｉＩ１ｇ　ｓｏｌｉｄ　ｓｔａｔｅ　ｅｒａｒ　ａｓ　Ｏｉｌ—ｏｆｆ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｈ．Ｔｈｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｖｅｒｙ￣ｍｐｌｅ。ｗｈｉｌｅ　ｐｏｓｅｓｓｉｎｇ　ｌａｉｇｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｖａｌｕｅＫｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｓ）ａａｅｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ，ｓｏｌｉｄ　ｓｔａｔｅ　ｒｅｌａｙ，ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ，ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ