一种交流异步电机软启停的控制方法

技术领域

本发明涉及交流异步电机控制方法，尤其是涉及一种交流异步电机软启停的控制方法。

背景技术

交流异步电机的启停方法主要有硬启动和软启停两种。其中，硬启动是将交流异步电机直接启停，由于交流异步电机的电机定子是线圈电感，硬启动瞬间对电机定子冲击电流过大，线圈电感温升过快。由此，硬启停对交流异步电机的启停控制回路涉及器件选型要求都很高，从而导致成本很高。而软启停通过逐步升压降压实现启停，启停过程平滑，电机定子冲击电流较小，可以避免线圈电感温升过快。由此，软启停相对于硬启动，对交流异步电机的启停控制回路涉及器件选型要求得到了降低。

现有的交流异步电机软启停的控制方法主要是控制启停电压按照S型指数函数曲线变化来实现启停。控制启停电压按照S型指数函数曲线变化的方式有两种，第一种是启停控制回路中的控制模块在收到启停信号后，按照其内预设的S型指数函数实时计算并输出控制电压，从而使交流异步电机接入按照S型指数函数曲线变化的启停电压，第二种是预先按照S型指数函数计算得到交流异步电机启停各阶段控制电压，并将各阶段控制电压预存在控制模块中，控制模块在收到启停信号后，通过实时查找并输出各阶段控制电压，从而使异步电机接入按照S型指数函数曲线变化的启停电压。第一种方式能够涵盖交流异步电机所有启停场景，适用性高，但是计算量大，对控制模块内控制芯片实时算量要求高，从而控制芯片的选型要求仍然较高，第二种方式不需要实时计算，对控制模块内控制芯片实时算量要求低，从而控制芯片选型要求较低，但是由于预先计算得到的启停各阶段控制电压无法涵盖交流异步电机所有启停场景，适用性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对控制模块内控制芯片选型要求较低的同时，能够涵盖交流异步电机所有启停场景，适应性高的交流异步电机软启停的控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种交流异步电机软启停的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建硬件控制平台，所述的硬件控制平台包括AC整流滤波模块、逆变模块、控制模块和人机交互模块，所述的AC整流滤波模块用于与交流电源连接，将交流电源输出的交流电压转变为直流电压输出至所述的逆变模块，所述的人机交互模块用于使用者设定启停信号、目标启停电压V

步骤2、当需要对交流异步电机进行软启动时，使用者通过所述的人机交互模块设定并输出启停信号、目标启停电压V

步骤3、进入软启动第一阶段：电压加加速阶段，具体过程为：

S3.1、设定软启动周期为(a/100)ms，设定周期变量为k，将k初始化为0；

S3.2、采用k的当前值加1的和更新k的值，然后开始软启动的第k个周期；

S3.3、所述的控制模块采用公式(1)所示加加速函数计算得到软启动的第k个周期的控制电压，将其记为V

V

式(1)中，A1

S3.4、当软启动的第k个周期完成时，判断k的当前值是否等于a/2，如果等于a/2，则进入步骤4，否则，返回步骤3.2；

步骤4、进入软启动第二阶段：电压减加速阶段，具体过程为：

S4.1、采用k的当前值加1的和更新k的值，然后开始软启动的第k个周期；

S4.2、采用公式(2)所示减加速函数计算得到软启动的第k个周期的控制电压，将其记为V

V

式(2)中，A2

S4.3、当软启动的第k个周期完成时，判断k的当前值是否等于a，如果等于a，则完成交流异步电机的软启动，交流异步电机被启动，否则，返回步骤4.1；

步骤5、进入软停止第一阶段：电压减加速阶段，具体过程为：

S5.1、设定软停止周期为(a/100)ms，设定周期变量为m，将m初始化为0；

S5.2、采用m的当前值加1的和更新m的值，然后开始软停止的第m个周期；

S5.3、采用公式(3)所示减加速函数计算得到软停止的第m个周期的控制电压，将其记为V

V

式(3)中，A3

S5.4、当软停止的第m个周期完成时，判断m的当前值是否等于a/2，如果等于a/2，则进入步骤6，否则，返回步骤5.2；

步骤6、进入软停止第二阶段：电压减减速阶段，具体过程为：

S6.1、采用m的当前值加1的和更新m的值，然后开始软停止的第m个周期；

S6.2、采用公式(4)所示减减速函数计算得到软停止的第m个周期的控制电压，将其记为V

V

式(4)中，A4

S6.3、当软停止的第m个周期完成时，判断m的当前值是否等于a，如果等于a，则完成交流异步电机的软停止，交流异步电机被停止，否则，返回步骤6.1。

与现有技术相比，本发明的优点在于先搭建硬件控制平台，硬件控制平台包括AC整流滤波模块、逆变模块、控制模块和人机交互模块，控制模块基于人机交互模块输出的信号，生成对应的控制电压输出，逆变模块在控制电压控制下，将AC整流滤波模块输出的直流电压转换为交流电压输出至交流异步电机处，该交流电压即为启动电压或者停止电压，用于控制交流异步电机启动或者停止，且该交流电压的幅值与控制电压幅值成正比例关系，在软启动时，控制模块按照加加速和减加速函数，分两个阶段生成控制电压，在软停止时，控制模块按照按照减加速和减减速函数，分两个阶段生成控制电压，在软启动和软停止过程中，控制模块分别采用分段二次函数近似模拟S型指数函数来取代现有的指数函数，计算过程仅涉基本乘除加减运算，选用常规控制芯片即可满足需求，对控制模块内控制芯片选型要求较低，同时，使用者根据实际使用需求，通过人机交互模块可设置所需的目标启停电压，后续控制模块采用分段二次函数近似模拟S型指数函数得到控制电压过程中，控制模块实时计算并更新不同系数值赋予分段二次函数，从而能够涵盖交流异步电机所有启停场景，适应性高。

附图说明

图1为本发明的交流异步电机软启停的控制方法所采用的硬件控制平台(即交流异步电机的启停控制回路)的结构示意图；

图2为本发明的交流异步电机软启停的控制方法进行软启动时输出的控制电压的曲线图；

图3为为本发明的交流异步电机软启停的控制方法进行软停止时输出的控制电压的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：一种交流异步电机软启停的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建硬件控制平台，如图1所示，硬件控制平台包括AC整流滤波模块、逆变模块、控制模块和人机交互模块，AC整流滤波模块用于与交流电源连接，将交流电源输出的交流电压转变为直流电压输出至逆变模块，人机交互模块用于使用者设定启停信号、目标启停电压V

步骤2、当需要对交流异步电机进行软启动时，使用者通过人机交互模块设定并输出启停信号、目标启停电压V

步骤3、进入软启动第一阶段：电压加加速阶段，具体过程为：

S3.1、设定软启动周期为(a/100)ms，设定周期变量为k，将k初始化为0；

S3.2、采用k的当前值加1的和更新k的值，然后开始软启动的第k个周期；

S3.3、控制模块采用公式(1)所示加加速函数计算得到软启动的第k个周期的控制电压，将其记为V

V

式(1)中，A1

S3.4、当软启动的第k个周期完成时，判断k的当前值是否等于a/2，如果等于a/2，则进入步骤4，否则，返回步骤3.2；

步骤4、进入软启动第二阶段：电压减加速阶段，具体过程为：

S4.1、采用k的当前值加1的和更新k的值，然后开始软启动的第k个周期；

S4.2、采用公式(2)所示减加速函数计算得到软启动的第k个周期的控制电压，将其记为V

V

式(2)中，A2

S4.3、当软启动的第k个周期完成时，判断k的当前值是否等于a，如果等于a，则完成交流异步电机的软启动，交流异步电机被启动，否则，返回步骤4.1；

步骤5、进入软停止第一阶段：电压减加速阶段，具体过程为：

S5.1、设定软停止周期为(a/100)ms，设定周期变量为m，将m初始化为0；

S5.2、采用m的当前值加1的和更新m的值，然后开始软停止的第m个周期；

S5.3、采用公式(3)所示减加速函数计算得到软停止的第m个周期的控制电压，将其记为V

V

式(3)中，A3

S5.4、当软停止的第m个周期完成时，判断m的当前值是否等于a/2，如果等于a/2，则进入步骤6，否则，返回步骤5.2；

步骤6、进入软停止第二阶段：电压减减速阶段，具体过程为：

S6.1、采用m的当前值加1的和更新m的值，然后开始软停止的第m个周期；

S6.2、采用公式(4)所示减减速函数计算得到软停止的第m个周期的控制电压，将其记为V

V

式(4)中，A4

S6.3、当软停止的第m个周期完成时，判断m的当前值是否等于a，如果等于a，则完成交流异步电机的软停止，交流异步电机被停止，否则，返回步骤6.1。

本实施例的交流异步电机软启停的控制方法对交流异步电机进行软启动时控制模块输出的控制电压的曲线图如图2所示，本实施例的交流异步电机软启停的控制方法对交流异步电机进行软停止时控制模块输出的控制电压的曲线图如图3所示。图2中，横坐标为启动时间(单位：ms)，纵坐标为控制电压(单位：V)。图3中，横坐标为停止时间(单位：ms)，纵坐标为控制电压(单位：V)。分析图2可知：在电压加加速阶段，控制电压初期上升缓慢，上升斜率逐步增大，到达目标启动电压V