高压软起动

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。

1. 高压软起动器基本组成：

高压固态软起动装置包括高压开关柜和软起动柜，也可使用用户已有的高压开关柜，直接配软起动柜工作。软起动柜包括主真空接触器（或断路器）、旁路真空接触器（或断路器）、晶闸管串联组合、电压互感器、环型电流互感器、光纤触发、光纤反馈系统、主控制器及现场总线控制单元。

2. 起停方式：

运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。

（1）斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，

实际很少应用。

（2）斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定（t1至t2阶段），直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。

（3）阶跃起动。开机，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。

（4）脉冲冲击起动。在起动开始阶段，让晶闸管在级短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。

（5）停车方式。软起动器中的软停车功能是，晶闸管在得到停机指令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭的过程。停车的时间根据实际需要可在0 ~ 120s调整。

3. 参考主接线：

（1）长沙奥托

（2）和平电气

比较两种方案。和平电所测管压降的方式较长沙奥托复杂，考察测管压降信号的优点：(1) 用于相序和缺相判断；(2) 通过取其平均值获取转速信息；(3) 测得功率因数角；(4) 获取机端电压有效值; (5) 用于SCR的故障保护。

前一种方式完成能实现以上前四种功能，再综合比较其它因素，确定第一种方式作为本项目的主接线方案。

4. 闭环控制

硬起动的危害主要来自过流，软起动超时故障源于欠流。采用电流闭环时，过流和欠流均能避免。然而，当软起动采用电压闭环时，电流不合适的情况在模型变异时就可能发生。

(1) 以电机电压U 为反馈变量的单闭环系统不值得推荐的原因是：基准曲线形状难把握，数学模型变异将导致电机电流I 的变化。

(2) 以电动机转矩T 为反馈变量的单闭环系统不值得推荐的原因是：重构转矩T 有相当难度，从T(t)到I(t)的映射不明显，因而对电流轨线不易作出较准确的预测。

(3) 以电动机转速n 为反馈变量的单闭环系统不值得推荐的原因是：不必要规定转速轨线的形状，转速n 传感器不便安置和维护。

(4) 一律通过电流闭环实现软起动的合理性的依据是：传感器落实，基准曲线形状易于把握，数学模型变异的后果不足为虑。

5. 功率因数角对闭环控制的影响

在闭环调节中，当触发角小于功率因数角时，将出现电流直流分量，对电机运行产生危害，因而必须全程保证触发角大于当前的功率因数角。所以须测量功率因数角，并引入控制中。

测量方法是：(1)通过比较输入电源同步信号和管压降信号获得；(2) 通过比较输入电源同步信号和电流过零时刻获得。

6. 电压互感器

获悉和平公司采用的是自行研制的电子电压变送器，如下图：

目前国内没有对应的产品，国外如ABB公司有相应的产品介绍，但未找到产品供应。因此考虑用传统的电磁式电压互感器。

7. 有效值检测：

有两种方案：(1) 用真有效值测量芯片，如AD536等；(2) 软件实现。

考虑到硬件延时，不符合快速检测的需要，可用软件计算，同时也节约硬件成本。

8. 故障保护：

软起动器的操作过程可以分为四过程：起动准备完成、起动过程、运行和停机过程。CPU对所有的过程都提供全面的保护。

起动准备模式：在这个过程中，控制和电源已经加到起动器上，其保护包括对SCR漏电流、旁路接触器的接点。

其它检测保护特性：

软起动器温升

可控硅短路

保险丝指示是否正常

相序是否正确（如果选择）

电源输入频率跳闸范围

外部输入故障

起动模式：当软起动器得到一个起动命令时，以下保护功能开始工作：相序保护

起动曲线

加速时间

相间平衡

电路短路/加负载前检测

相间漏电

接地故障

起动电流累计

过载检测

热容量检测

注意：当软起动器进入起动模式后，可控硅短路和分流跳闸保护将不再起作用。

运行模式：电机起动完毕后进入运行模式，电机电流将降到电动机满载电流以下，在运行过程中以下保护功能有效：

运行过载曲线

缺相

电流过低/失载

过电流检测

外部输入故障保护有效

停机模式：一旦软起动器得到停机命令，应根据不同停机方式来选择不同的保护功能，选择如下：

软停模式：将维持运行时所有的保护特性。在停车结束时，进入下面滑行停止保护状态。

停机模式：电源立即从电机上断开恢复到“起动准备模式”，下面的保护功能生效：

每小时起动次数