1 前言
中压软启动器因为启动电流小、节约能源以及减少了对机械的启动冲击，而广泛应用于三相笼型异步电动机的启动中[1-3]。传统的降压启动方法基本上是靠单纯的降低电压来启动电动机的，启动转矩很小，但存在启动电流及启动转矩冲击大的缺点。为保证中压异步电动机的使用寿命及电网的供电品质，中压电动机软启动器起到了关键性作用。其方式就是控制以不同速率改变晶闸管的导通角，使电动机端电压渐增，这样可很好地解决传统起动过程中电流过大及其派生的许多问题。传统方法采用闭环PID对电动机进行恒流软起动控制，然而，由于PID控制方法中参数整定过分依赖控制对象的特征和数学模型，而实际生产中由于各种偶然和非偶然的因素，导致对象参数变化的现象也时有发生，因而单纯PID控制较难得到理想的控制效果，而模糊控制技术是不依赖精确的数学模型，对参数的变化不敏感，适应性强，具有很好的鲁棒性[4-7]。因此，本文提出将模糊控制和PID控制相结合的方法应用于中压异步电动机软启动器的控制中，进而可以获得较好的控制效果。
2 基本原理
本系统中压软启动控制器采用了以TMS320C2812DSP为核心的模糊PD控制及其通讯和显示控制，在电动机的启动过程中，按所期望的启动特性，对电机进行自动控制，使其平滑可靠地完成启动过程。软启动器的系统结构如图1所示。显然，由于采用了DSP2812控制芯片使触发脉冲的产生和启动过程迅速完成，大大简化了系统结构和外围电路，提高了装置工作的可靠性及系统的响应速度。
此软
起动器采用三对反并联的晶闸管串接在电动机的三相供电线路上，利用晶闸管的电子开关特性，通过80C196KC单片机控制其触发角的大小，以改变晶闸管的开通程度，由此改变电动机输入电压的大小，以达到控制电动机的启动特性。
当软起动控制器的微机控制系统检测到的电流小于I0时，系统按模糊控制方法进行有关的模糊推理和决策，来确定晶闸管的触发信号脉冲。当检测到的电流大于I0时，则按PD控制方法来确定晶闸管的触发信号脉冲。所以本系统按这两个阶段来控制中压异步电动机的起动过程。
当电动机起动过程完成后，K2、K3控制信号使其相应的交流接触器吸合，断掉所有晶闸管，使电动机直接投网运行，避免不必要的能源损耗。
3 控制系统的硬件设计
软启动器控制系统的硬件结构如图1所示，其控制线路由以下几部分组成：TMS320C2812控制系统，同步电路，脉冲触发驱动电路、电流检测电路及显示电路等。
3.1 同步电路
同步电路采用单相同步方式。来自电源变压器的同步信号经由LM339组成的过零比较器变为周期为20ms的方波信号。经过光电耦合器隔离，送到DSP2812控制器的输入端口,就可以获得准确的同步时刻。
3.2 脉冲输出电路
由于软启动器主回路有六只晶闸管，故需六相独立的触发脉冲。利用DSP2812系列控制器的六路PWM口，产生脉冲十分方便且准确可靠。由于三相平衡控制时六相触发脉冲依次相差60°电角度，所以当控制系统由主回路取得电压同步信号后，即可根据触发移相角a依次延时，在PWM口上产生所需的六组触发脉冲信号，系统的快速性和可靠性都提高了。控制系统通过光耦合器与主回路隔离，并向主回路晶闸管传递脉冲信号。
3.3 电流检测电路
电流检测可以有两种方案：一是用电流传感器直接检测输出对应的直流小信号电压；二是用电流互感器把负载交流电流转变成小电流信号，再经过整流、滤波、比例调节，变换成直流小信号电压输出到模/数转换器的模拟输入通道进行检测。由于电流传感器精度及可靠性较高，采用了第一种方案。
4 控制系统的软件设计
在电动机软起动的控制过程中经常会碰到大滞后、时变、非线性的复杂系统。其中，有的参数未知或缓慢变化；有的存在滞后和随机干扰；有的无法获得精确的数学模型。模糊控制是一种近年来发展起来的新型控制方法，其优点是不要求掌握受控对象的精确数学模型，而根据人工控制规则组织控制决策表，然后由该表决定控制量的大小。将模糊控制和PD控制结合起来，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PD控制响应速度快的特点。
