CN1327602C - 一种高压电动机降压软起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压电动机降压软起动装置，主要由三相变压器、至少六只晶闸管及移相触发单元和柜体组成；所述的三相变压器为降压变压器，其一次侧的每相一端与工频电网相连，另一端直接与电动机定子绕组相连，其二次侧每组绕组的两端直接与一组反并联晶闸管并联；每组反并联晶闸管至少由两只晶闸管组成；移相触发控制电路的每组触发信号的分别与每只晶闸管的相应极相连。其优点是：1.采用移相控制调节晶闸管的导通角α调节变压器二次侧工作状态，使电动机起动电流小且平滑；2.起动主回路简单明了；3.控制安全可靠性强；4.克服了在高压回路直接采用晶闸管进行调压的固态软起动方式所带来的高风险、高成本和高污染问题；5.耗能小。

Description

一种高压电动机降压软起动装置
技术领域
本发明涉及一种高压电动机降压软起动装置，主要适用于串接在高压电动机定子回路进行降压软起动，特别适用于500KW以上、6-10KV高压电动机的软启动，属于电动机拖动控制技术领域。
背景技术
目前高压电动机有采用自耦变压器进行起动，但自耦变压器一旦设计制造成型参数就不可更改，只能通过预调触头进行有限的预调节，起动过程只能在恒定电压下进行无法调节不能实现软起动。新面市的有一种采用磁饱和电抗器进行可调起动的软起动产品，也称磁控软起动产品，它是采用三相交流绕组和一组直流励磁绕组，通过调节直流励磁的大小来调节交流绕组的饱和度达到起动过程可调的目的，但它由于需注入直流，噪音大、调节范围有限，谐波也大、损耗也大。而直接采用晶闸管串联技术进行调压的固态软起动，由于高压下晶闸管的串并联技术带来的一系列技术性问题，使之可靠性、综合经济性等都较差且带来较大的谐波污染，目前较难推广。
有一种高压电动机软启动及调速装置，采用所谓的开关变压器，控制电路是以可编程PLC根据给定电压和反馈电压、反馈电流构成PID控制，其控制复杂，稳定性差，通过调节晶闸管的关断与导通的时间比来控制变压器付边绕组的关断与导通的时间比、改变电动机端电压方式的方案，形成明显的关断和导通状态，属于采用通-断控制的方式进行调节，其导通和关断的时间长，这样电机端得不出连续平滑的端电压，还会形成突变，其降压起动的效果很不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用变压器的磁通技术及隔离原理，提供一种可调节、可控制的高压电动机降压软起动装置，通过采用移相触发控制技术进行相位控制，使晶闸管在一个周期内改变限定的时刻快速调节三相变压器低压侧的输出状态来达到改变串入电机起动回路高压侧的绕组分压情况，同时平滑起动电流，克服上述现有技术的主要不足达到电动机软起动的目的。
本发明的技术方案是：所述的一种高压电动机降压软起动装置，主要由三相变压器、至少六只晶闸管及移相触发控制电路和柜体组成；所述的三相变压器为降压变压器，其一次侧的每相一端与工频电网相连，另一端直接与电动机定子绕组相连，其二次侧每组绕组的两端直接与一组反并联晶闸管并联，每组反并联晶闸管至少由两只晶闸管组成；移相触发控制电路的每组触发信号的两端分别与每只晶闸管的触发极G和阴极K相连。
本发明的附加的技术特征为：所述的移相触发控制电路由控制电源单元、同步信号单元、给定信号单元、CPU控制单元、触发与隔离单元组成。所述的移相触发控制电路还可以由控制电源单元、同步信号单元、给定信号单元、压频转换单元、调节控制单元、定时单元、触发与隔离单元组成。所述的反并联晶闸管两端并联阻容吸收回路。所述的三相变压器一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比例为：3∶1～8∶1。
本发明有下述优点：
1、由于采用移相控制调节晶闸管的导通角α调节变压器二次侧电压，使晶闸管根据电压波形以毫秒级快速触发变化，同时利用了变压器绕组自身的感性续流特性和电动机本身的惯性，来保证变压器的一次侧阻抗的相对稳定、电压调节的连续性及起动电流的稳定性，从而保证电动机在克服系统静阻力矩前提下，以较小的起动电流进行正常的软起动，保证系统的稳定和实现可靠软起动；2、保留了变压器隔离电压的优点，并且晶闸管在低压端状态的控制不需要附加其它工作电源，通过低压侧的状态改变三相变压器一次侧串联在高压端的阻抗值；3、不需附加其它电抗，起动主回路简单明了；4、因隔离晶闸管的工作状态而可能产生的谐波污染，控制安全，可靠性强；5、由于晶闸管工作的电压低，克服了在高压回路直接采用晶闸管进行调压的固态软起动方式所带来的高风险、高成本和高污染问题；6、由于通过变压器的调压主要是改变电动机起动回路的感抗，因而其耗能小。
附图说明
图1是本发明的电气原理图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的移相触发控制电路的原理图；
图4是本发明的移相触发控制电路的另一个实施例的工作框图；
图中各图号的构件名称为：1-三相变压器；2-晶闸管；3-移相触发控制电路；3.1-控制电源单元；3.2-同步信号单元；3.3-给定信号单元；3.4-CPU控制单元；3.5-触发与隔离单元；3.6-压频转换单元；3.7-调节控制单元；3.8-定时单元；3.9相序检测单元；4-阻容吸收回路；5-柜体。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明说明如下：
图1-图4是本发明的一个实施例。高压电动机降压软起动装置由一只三相变压器1、六只晶闸管2及移相触发控制电路3和柜体5组成，十二只或十八只晶闸管2为另外的实施例；三相变压器1、晶闸管2及移相触发单元3安装在一个柜体内，如果容量大，三相变压器1则在柜体外单独安装；三相变压器1为降压变压器，其一次侧的每相一端与工频电网相连，另一端直接与电动机M定子绕组相连，其二次侧每组绕组的两端直接与一组反并联晶闸管2并联，每组反并联晶闸管2由两只晶闸管组成，四只或六只晶闸管为另外的实施例；移相触发控制电路3的每组触发信号的两端分别与每只晶闸管的触发极G和阴极K相连；所述的移相触发控制电路3由控制电源单元3.1、同步信号单元3.2、给定信号单元3.3、CPU控制单元3.4、触发与隔离单元3.5组成，图3是本发明的一个实施的电路原理图；图4中的移相触发控制电路3由控制电源单元3.1、同步信号单元3.2、给定信号单元3.3、压频转换单元3.6、调节控制单元3.7、定时单元3.8、触发与隔离单元3.5组成另外的实施例；所述的反并联晶闸管两端并联阻容吸收回路4；所述三相变压器2一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比例为：3∶1，也可是5∶1，还可以是8∶1，以控制三相变压器2二次侧的电压电流的大小，避免晶闸管的串并联。对本发明的结构、原理、效果作进一步的说明如下：三相变压器1安装在柜体5的下部，上面安装的晶闸管2与三相变压器1之间通过母线电连接；阻容吸收回路4与晶闸管2就近安装且并联电连接，也可以安装在变压器1的二次侧相关端子之间；移相触发控制电路3安装在柜体1内上部的控制板上，并且与晶闸管2之间电连接；晶闸管2的开断或导通时间处于ms级，起动开始时，以其中一相为例，VT1、VT2均截止，三相变压器1处于近似开路状态，一次侧因为存在较大的励磁阻抗而使电机M端电压较低，起到了降压作用；由于变压器不论怎么连接，其电压、匝数与电流间的U1/U2＝n1/n2＝I2/I1的基本特性不会改变。在起动过程中，在一个周波内，如当变压器二次侧出现正向电压时，如同一相内VT1经触发导通，变压器二次侧处于近似短路状态，根据变压的电磁原理，此时一次侧阻抗迅速减少，使电动机端电压提升；而当变压器的二次侧出现反向电压时，VT1截止一次侧励磁阻抗逐渐增大抑制电机端电压，但很快VT2经触发导通，变压器的一次侧阻抗又迅速减少，使电动机端电压幅值升高。另外两相也按同样的规律进行控制。由于上述电流变化在一个周波(20ms)内变化，并频繁周而复始，配合起动回路自身的大电感续流特性及电机本身的起动惯性，因而在一个周波内电机电压相对平滑，使电动机回路的起动电流也得以平滑稳定，在起动回路不需另加(电抗器)电感进行平波，同时变压器一次侧的电磁阻抗平均值维持在一个稳定的水平。
如图4所示的另一种触发移相控制电路3由同步信号单元3.2采集的三相同步信号一路进入逻辑控制单元3.7作为晶闸管控制的基准，另一路送入相序检测单元3.9进行主电源的相序检测，以保证触发信号的顺序正常；给定信号单元3.3产生与起动特性相应的控制信号，经过压频转换单元3.6进行电压频率信号转换，发出变频信号送进逻辑控制单元3.7；定时单元3.8通过振荡和计数电路提供触发脉冲的各种参数并送到逻辑控制单元3.7，如脉宽宽度、数量、双脉冲间的间隔等。各种信号经逻辑控制单元3.7综合处理后产生触发脉冲信号，经过触发脉冲驱动单元3.5放大处理后送出六路触发脉冲信号到晶闸管2的相应触发控制端G、K上，从而控制晶闸管2的工作状态。电源回路3.1提供控制板的正常工作电源。通过触发移相控制电路3进行移相控制，在30°～180°的触发角范围内改变晶闸管的导通角，就可调节在一个周波内三相变压器2一次侧的平均阻抗，通过增大或减少三相变压器2的阻抗特性来减少或增大电机的端电压，从而达到给电动机降压平滑软起动的目的。图3实施例中的移相触发控制电路3用CPU控制单元3.4，所采用CPU芯片是8051系列，还可以是2051系列；而不是图4中的压频转换单元3.6、调节控制单元3.7、定时单元3.8。

Claims (5)

1、一种高压电动机降压软起动装置，其特征在于，该装置主要由三相变压器、至少六只晶闸管及移相触发控制电路和柜体组成；所述的三相变压器为降压变压器，其一次侧的每相一端与工频电网相连，另一端直接与电动机定子绕组相连，其二次侧每组绕组的两端直接与一组反并联晶闸管并联，每组反并联晶闸管至少由两只晶闸管组成；移相触发控制电路的每组触发信号的两端分别与每只晶闸管的触发极G和阴极K相连。
2、根据权利要求1所述的起动装置，其特征在于，所述的移相触发控制电路由控制电源单元、同步信号单元、给定信号单元、CPU控制单元、触发与隔离单元组成。
3、根据权利要求1所述的起动装置，其特征在于，所述的移相触发控制电路由控制电源单元、同步信号单元、给定信号单元、压频转换单元、调节控制单元、定时单元、触发与隔离单元组成。
4、根据权利要求1所述的起动装置，其特征在于，所述的反并联晶闸管两端并联阻容吸收回路。
5、根据权利要求1所述的起动装置，其特征在于，所述的三相变压器一次侧绕组和二次侧绕组的匝数比例为：3∶1～8∶1。
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