电子式软起动器原理

武汉理工大学现代电机控制技术论文

姓名：唐海洋

学院：自动化学院

专业：电气工程及其自动化

任课老师：

电子式软起动器原理

武汉理工大学

Principle of electronic soft starter

Wuhan University of Technology

摘要：异步电动机目前广泛采用间接起动方法，而传统的起动方法存在着许多缺点。采用电子式软起动器能解决传统方法中的不足，在计算机技术广泛应用的今天，电子式软起动器的性价比已达到一个合理的水平，值得大力推广和应用。

关键词：起动问题起动方法电子式软起动器晶闸管通用变频器分级交交变频软起动器

1 引言

随着电力电子技术和微机控制技术的发展，国内外相继开发出一系列电子式起动控制设备，用于异步电动机的起动控制，以取代传统的降压起动设备。

所谓“软起动”，实际上就是按照预先设定的控制模式进行的降压起动过程。而软启动器是一种集软启动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电机控制装备。实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的各种参数，如限流值、启动时间等。

以下将介绍软启动器的基本原理；晶闸管交流调压起动；通用变频器；分级交交变频软起动器。

2软启动器的基本原理

2.1软启动器的工作原理

软启动器（软启动器）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。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管

全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

2.2低压软起动器(1100v以下)电路拓扑结构及控制方式

图1

图1所示，这种电路拓扑结构无偶次和三次谐波电流，需要宽脉冲或双窄脉触发。移相范围150°。

图2

如图2所示，这种电路拓扑结构无偶次

和三次谐波电流，需要宽脉冲或双窄脉触发。移相范围120°。

图3

如图3所示，

这种电路拓扑结构在同容量下，晶闸管承受电流小，承受电压高。存在三次谐波电流损耗，需引出六个端子。

图4

如图4所示，这种电路拓扑结构使用元件少，但三相不对称，负载有奇次和偶次谐波电流，产生与基波转矩相反的转矩，使电机输出转矩减小，效率降低。同时，当直通的一相出现接地等故障时，

设备无法予以保护分断。

2.3高压软起动器(6000v 以下)

电路拓扑结构

图5 scr 直接串联形式

图6 限流变压器形式

2.4使用场合及评价

图1和图2的电路由于使用方便，无三次谐波和偶次谐波，是普遍被采用的软起动器电路拓扑结构；图3电路存在3次谐波电流，但由于晶闸管承受电流小，成本较低，在部分软起动器中被采用；图4电路存在奇次和偶次谐波电流，但由于使用元件少，成本很低，电路也特别简单，因此在一些小容量软起动器中被采用。

图5电路拓扑结构是由低压软起动器演变来的，起动性能可达到全面的软起动性能。但由于存在scr 串联，则器件的一致性和阀体的均压性能要求较高，因此技术难度较大，电压等级越高，技术难度也越大。同时成本也较高。图6的限流变压器结构同低压软起动器结构没有本质区别，这种电路的特点是用限流变压器来隔离高压和低压。巧妙的解决了晶闸管的耐压问题，晶闸管通过变压器串在电机的定子回路。通过控制晶闸

管的导通角可以改变变压器低压绕组的电压，从而改变变压器高压绕组电压以达到连续调节电机定子端压的目的。这种软起动器起动性能可达到全面的软起动性能。但缺点是体积大、重量大、消耗大量的金属材料。随着近几年来硅钢材料的不断上涨，这种形

式的软起动器成本有走高的趋势。

3

晶闸管交流调压起动

3.1晶闸管交流调压主电路拓扑结构

相控式三相交流调压器主电路的接线形式，图a 是星形联结，图b 是对称负载三角形联结，图c 是支路控制三角形联结，图d 是中点控制三角形联接。其中图a 和c 两种电路最常用。不同接线形式的电路，工作过程差异较大。

3.2控制方式、适用场合及效果评价

（1）线路控制的三相四线制交流调压电路。图a 中，当中线开关S 闭合后，成为三相四线制调压电路，为带中线的星形联结相控式三相调压器，相当于3个单相晶闸管交流调压器组合，三相负载为星形接线，3个单相调压器互相独立控制，互不影响，单相调压电路工作原理和分析方法均适用于这种电路，各相电路的电压与电流仅与本相的电源电压、负载参数和控制角有关。

在单相交流调压电路中，电流中含有基波和各奇次谐波，而构成的三相四线制调压电路后，其特点是：三相的基波和3的整数倍次以外的谐波在三相之间流动，而不流过中线；3的整数倍次谐波是同相位的，不能在各相之间流动，而全部流过零线，当控制角a=90°时，零线电流接近各相电流的有效值，所以中线的导线截面要求与相线一致。

（2）线路控制的三相三线制交流调压电路。图a 中，当中线开关S 打开后，成为三相三线制调压电路，三相对称负载可以是星形联结，也可以为三角形联结（图b ），该电路的特点是每相电路通过另一相形成回路，由此可知，该电路中晶闸管的触发电路必须是双脉冲，或者是宽度大于60°的单脉冲。