1、引言

    高壓大功率交流電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置是湖北正涵電氣有限公司應(yīng)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)技術(shù)及數(shù)字微處理器技術(shù)成果，并采用具有專利技術(shù)的高壓可控硅串聯(lián)技術(shù)、模塊化的光纖傳送技術(shù)以及完善的保護(hù)技術(shù)，集國內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置可廣泛應(yīng)用于石油化工、電力工業(yè)、冶金鋼鐵、城市建設(shè)等行業(yè)的各種鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、油泵、特種泵、水泵、軋機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、球磨機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械類設(shè)備等領(lǐng)域的高壓大功率交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停車運(yùn)行。該裝置在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，利用先進(jìn)的可控硅移相調(diào)壓技術(shù)，閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出到電機(jī)的電壓和電流從而減小電機(jī)起動(dòng)過程中由于過電流引起的電網(wǎng)波動(dòng)和機(jī)械沖擊，使電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。

2、軟啟動(dòng)裝置的特點(diǎn)

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(shí)時(shí)高效、顯示直觀、可靠性高、穩(wěn)定性好。

u  半導(dǎo)體器件經(jīng)嚴(yán)格篩選老化后投入生產(chǎn)。檢測手段完善：靜態(tài)自檢、運(yùn)行中動(dòng)態(tài)檢測。

u  采用先進(jìn)的可控硅串并聯(lián)和動(dòng)靜態(tài)均壓技術(shù)，控制簡單，調(diào)節(jié)方便，整機(jī)應(yīng)用靈活，運(yùn)行可靠。

u  強(qiáng)弱電間隔離完善，系統(tǒng)強(qiáng)弱電間采用光纖隔離，避免了強(qiáng)弱電間的相互干擾，增強(qiáng)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(dòng)剎車，軟停+制動(dòng)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(yīng)。

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

u  完善的保護(hù)功能：包括缺相、運(yùn)行過流、相電流不平衡、過載、欠載、起動(dòng)超時(shí)、過壓、欠壓、相序、接地保護(hù)等；同時(shí)在人機(jī)界面上給出詳細(xì)的故障信息，利于操作人員維護(hù)處理。

u  旁路功能：在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，將切換到旁路狀態(tài)，降低了整機(jī)的功耗，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
在有多臺(tái)電機(jī)且不需要同時(shí)起動(dòng)的場合，可設(shè)計(jì)為一拖多方案，為用戶節(jié)省預(yù)算和生產(chǎn)成本。

2.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理

u  采用獨(dú)特的散熱片專利設(shè)計(jì)技術(shù)，使可控硅部件得到有效冷卻。

u  獨(dú)特的高壓、低壓倉室設(shè)計(jì)，確保高低壓完全隔離，絕緣等級(jí)高，操作安全。

u  整體設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，節(jié)省空間，便于安裝。

2.4、可在線監(jiān)測電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)

u  電機(jī)額定電流、平均電流、三相電流、輸出電壓、模擬輸出值、起動(dòng)倒計(jì)時(shí)時(shí)間、剎車倒計(jì)時(shí)時(shí)間。

u  可通過標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議進(jìn)行軟起動(dòng)裝置遠(yuǎn)程控制及對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

3、軟啟動(dòng)裝置的工作原理

    通過控制可控硅的導(dǎo)通角以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流三相電源進(jìn)行斬波，控制輸出電壓的幅值。電機(jī)起動(dòng)過程中，該裝置按照設(shè)定的起動(dòng)曲線增加電機(jī)的端電壓使電機(jī)平滑加速。電機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后，旁路接觸器接通。起動(dòng)完畢后，軟啟動(dòng)裝置繼續(xù)監(jiān)控電機(jī)并提供故障保護(hù)。在軟停車階段，裝置平滑地降低電機(jī)的端電壓直到電機(jī)停機(jī)。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(jī)軟啟動(dòng)裝置中的最關(guān)鍵功率器件，整機(jī)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(guān)系。對(duì)于6KV、10KV的高壓電機(jī)，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(dòng)裝置中，采用2個(gè)獨(dú)立可控硅器件反并聯(lián)組成的交流相控調(diào)壓，正負(fù)半周各對(duì)應(yīng)1個(gè)可控硅工作，因此對(duì)2個(gè)反并聯(lián)器件參數(shù)的一致性要求較高。盡量讓正、負(fù)半波對(duì)稱，否則會(huì)有直流成分電流流過電機(jī)。由于電機(jī)繞組為電感性，因此高的直流分量會(huì)使得電機(jī)定子發(fā)熱嚴(yán)重，甚至?xí)龤щ姍C(jī)繞組，從而使電機(jī)報(bào)廢。

3.2、軟啟動(dòng)裝置主要組成部分

軟啟動(dòng)裝置可劃分為功率回路、觸發(fā)系統(tǒng)、控制和保護(hù)系統(tǒng)、人機(jī)界面四個(gè)部分。

3.2.1、功率回路

主要由進(jìn)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(guān)鍵部分，ZGGK系列觸發(fā)系統(tǒng)具有以下幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

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

u   可控硅是一種電流控制型的雙極型半導(dǎo)體器件，它求門極驅(qū)動(dòng)單元類似于一個(gè)電流源能向可控硅的門極提供一個(gè)特別陡直的尖峰電流脈沖以保證在任何時(shí)刻均能可靠觸發(fā)可控硅。而我公司采用的強(qiáng)觸發(fā)脈沖信號(hào)使得可控硅導(dǎo)通不受噪聲信號(hào)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(jī)起動(dòng)平滑、保護(hù)完善。

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

3.2.3、人機(jī)界面

人機(jī)界面由液晶顯示器和鍵盤組成。用以實(shí)現(xiàn)用戶的參數(shù)設(shè)置、選擇起動(dòng)方式、顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等，為用戶提供簡單易用的人機(jī)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(hào)規(guī)格

型   號(hào)	標(biāo)稱電壓（KV）	標(biāo)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(jié)語

    ZGGK系列高壓固態(tài)軟起動(dòng)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(yīng)用于國內(nèi)外各行業(yè)并得到了用戶的普遍認(rèn)可。湖北正涵電氣有限公司將會(huì)針對(duì)客戶的實(shí)際需要提供專用的高性能產(chǎn)品。