1、引言

    高壓大功率交流電動機軟啟動裝置是湖北正涵電氣有限公司應用先進的電力電子技術、電力拖動技術及數(shù)字微處理器技術成果，并采用具有專利技術的高壓可控硅串聯(lián)技術、模塊化的光纖傳送技術以及完善的保護技術，集國內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點于一體，并根據(jù)客戶的需求而開發(fā)的新一代高科技產(chǎn)品。
高壓大功率交流異步電動機軟起動裝置可廣泛應用于石油化工、電力工業(yè)、冶金鋼鐵、城市建設等行業(yè)的各種鍋爐鼓風機、引風機、油泵、特種泵、水泵、軋機、卷揚機、球磨機、運輸機械類設備等領域的高壓大功率交流電動機的起動和停車運行。該裝置在電動機起動時，利用先進的可控硅移相調(diào)壓技術，閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出到電機的電壓和電流從而減小電機起動過程中由于過電流引起的電網(wǎng)波動和機械沖擊，使電機平穩(wěn)起動。

2、軟啟動裝置的特點

2.1、可靠性高

u  采用32位ARM核微控制器執(zhí)行中心控制，控制實時高效、顯示直觀、可靠性高、穩(wěn)定性好。

u  半導體器件經(jīng)嚴格篩選老化后投入生產(chǎn)。檢測手段完善：靜態(tài)自檢、運行中動態(tài)檢測。

u  采用先進的可控硅串并聯(lián)和動靜態(tài)均壓技術，控制簡單，調(diào)節(jié)方便，整機應用靈活，運行可靠。

u  強弱電間隔離完善，系統(tǒng)強弱電間采用光纖隔離，避免了強弱電間的相互干擾，增強了系統(tǒng)工作的可靠性。

2.2、功能齊全

u  可選的多種停車方式：自由停車、軟停車、制動剎車，軟停+制動剎車。軟停車功能有效避免了因緊急停車而造成的水錘效應。

u  任意可選的多種軟起動功能，包括限流軟起動、電壓線性曲線起動、電壓指數(shù)曲線起動、電流線性曲線起動，電流指數(shù)曲線起動、帶突跳功能的軟起動等。

u  完善的保護功能：包括缺相、運行過流、相電流不平衡、過載、欠載、起動超時、過壓、欠壓、相序、接地保護等；同時在人機界面上給出詳細的故障信息，利于操作人員維護處理。

u  旁路功能：在電動機起動完成后，將切換到旁路狀態(tài)，降低了整機的功耗，保證系統(tǒng)可靠運行。
在有多臺電機且不需要同時起動的場合，可設計為一拖多方案，為用戶節(jié)省預算和生產(chǎn)成本。

2.3、結構設計合理

u  采用獨特的散熱片專利設計技術，使可控硅部件得到有效冷卻。

u  獨特的高壓、低壓倉室設計，確保高低壓完全隔離，絕緣等級高，操作安全。

u  整體設計合理，結構緊湊，體積小，節(jié)省空間，便于安裝。

2.4、可在線監(jiān)測電機的運行參數(shù)

u  電機額定電流、平均電流、三相電流、輸出電壓、模擬輸出值、起動倒計時時間、剎車倒計時時間。

u  可通過標準的Modbus協(xié)議進行軟起動裝置遠程控制及對設備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)測。

3、軟啟動裝置的工作原理

    通過控制可控硅的導通角以實現(xiàn)對交流三相電源進行斬波，控制輸出電壓的幅值。電機起動過程中，該裝置按照設定的起動曲線增加電機的端電壓使電機平滑加速。電機達到正常轉速后，旁路接觸器接通。起動完畢后，軟啟動裝置繼續(xù)監(jiān)控電機并提供故障保護。在軟停車階段，裝置平滑地降低電機的端電壓直到電機停機。系統(tǒng)工作原理圖如圖(1)所示。


3.1、可控硅的選型

    可控硅是電機軟啟動裝置中的最關鍵功率器件，整機裝置是否工作可靠與正確選擇可控硅額定電流、額定電壓等有很大的關系。對于6KV、10KV的高壓電機，由于電壓高，所以需要將可控硅反并聯(lián)后再串起來。6KV每相需要6只可控硅(2只反并聯(lián)后3組串聯(lián))，10KV每相需要10只可控硅(2只反并聯(lián)后5組串聯(lián))。

    可控硅軟啟動裝置中，采用2個獨立可控硅器件反并聯(lián)組成的交流相控調(diào)壓，正負半周各對應1個可控硅工作，因此對2個反并聯(lián)器件參數(shù)的一致性要求較高。盡量讓正、負半波對稱，否則會有直流成分電流流過電機。由于電機繞組為電感性，因此高的直流分量會使得電機定子發(fā)熱嚴重，甚至會燒毀電機繞組，從而使電機報廢。

3.2、軟啟動裝置主要組成部分

軟啟動裝置可劃分為功率回路、觸發(fā)系統(tǒng)、控制和保護系統(tǒng)、人機界面四個部分。

3.2.1、功率回路

主要由進線接觸器、高壓可控硅串、并聯(lián)閥組和旁路接觸器組成，其中高壓可控硅串、并聯(lián)閥組是功率變換執(zhí)行部件，由多只可控硅串并聯(lián)組成，并輔以RC吸收、均壓箝位電路，保證其在高壓環(huán)境中的可靠性。

3.2.2、觸發(fā)系統(tǒng)

可控硅觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關鍵部分，ZGGK系列觸發(fā)系統(tǒng)具有以下幾個獨特的優(yōu)點：

u   采用中高壓側觸發(fā)能量耦合獲取單元技術，很好地解決了多管串聯(lián)的同步導通及多個串聯(lián)可控硅之間及其與控制低壓側之間的隔離強度。

u   可控硅是一種電流控制型的雙極型半導體器件，它求門極驅動單元類似于一個電流源能向可控硅的門極提供一個特別陡直的尖峰電流脈沖以保證在任何時刻均能可靠觸發(fā)可控硅。而我公司采用的強觸發(fā)脈沖信號使得可控硅導通不受噪聲信號的影響，以保證不產(chǎn)生誤觸發(fā)。ZGGK系列觸發(fā)波形如圖(2)所示：



u   根據(jù)輸出電流和電壓反饋的閉環(huán)觸發(fā)控制方式，使得電機起動平滑、保護完善。

u   觸發(fā)電路采用光纖進行觸發(fā)信號的傳輸、使得高低壓做到可靠隔離。

3.2.3、人機界面

人機界面由液晶顯示器和鍵盤組成。用以實現(xiàn)用戶的參數(shù)設置、選擇起動方式、顯示設備的運行狀態(tài)等，為用戶提供簡單易用的人機界面?？蛇x的觸摸屏顯示界面，使得操作更加靈活、便捷。

4、型號規(guī)格

型   號	標稱電壓（KV）	標稱電流（A）	輸出功率（KW）	尺寸W×H×D（mm）
ZGGK-500/6	6	60	≤500	1000×2300×1500
ZGGK-1000/6	6	110	500~1000	1000×2300×1500
ZGGK-2000/6	6	320	1000~2000	1000×2300×1500
ZGGK-5000/6	6	600	2000~5000	1300×2300×1500
ZGGK-8000/6	6	1000	5000~8000	1300×2300×1500
ZGGK-500/10	10	60	≤500	1000×2300×1500
ZGGK-1000/10	10	80	500~1000	1000×2300×1500
ZGGK-1500/10	10	110	1000~1500	1000×2300×1500
ZGGK-2000/10	10	150	1500~2000	1300×2300×1500
ZGGK-3000/10	10	200	2000~3000	1300×2300×1500
ZGGK-5000/10	10	360	3000~5000	1300×2300×1500
ZGGK-8000/10	10	800	5000~8000	1300×2300×1700
ZGGK-10000/10	10	1000	8000~10000	1300×2300×1700
ZGGK-15000/10	10	1500	10000~15000	1300×2300×1700

5、結語

    ZGGK系列高壓固態(tài)軟起動裝置做為湖北正涵電氣有限公司的新產(chǎn)品，具備優(yōu)異的控制性能。目前產(chǎn)品已廣泛應用于國內(nèi)外各行業(yè)并得到了用戶的普遍認可。湖北正涵電氣有限公司將會針對客戶的實際需要提供專用的高性能產(chǎn)品。