CN215268103U - 一种电机软启动系统及电力设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电机软启动系统及电力设备，系统包括：变频模块，具有进线端、出线端和信号输入端，进线端与电网连接；出线端与电机连接，用于控制向电机输入的驱动电压的频率；电压采样模块，连接于电网和变频模块的信号输入端之间，用于采集电网电压的频率；电控制模块，分别与电网、变频模块的出线端以及电机的输入端连接，用于控制电网与电机的输入端连接或者控制变频模块的出线端与电机的输入端连接。本申请解决了现有的电机软启动方式不能在提高整体效率的同时实现对电机的无冲击软启动的问题。

Description

一种电机软启动系统及电力设备

技术领域

本申请涉及电机启动技术领域，特别涉及一种电机软启动系统及电力设备。

背景技术

目前，交流电机在各行业的电力设备中都有应用，一般都是采用电网直接驱动交流电机，但是在交流电机被驱动的时候往往会伴随有4～6倍的冲击电流，这个冲击电流容易导致电机损坏。为了解决上述问题，有方案采用变频器来软启动交流电机，但是启动电机后变频器也会长期参与工作，由此会带来额外的损耗，导致整体效率降低；有方案通过可控硅调节电压的导通率来实现电机的软启动，但是实践证明这种软启动方式会使电机启动的线性度不高，单纯的控制电压会使调速效率降低，不可避免还是会存在较大的冲击电流。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电机软启动系统及电力设备，解决了现有的电机软启动方式不能在提高整体效率的同时实现对电机的无冲击软启动的问题。

第一方面，提供了一种电机软启动系统，包括：

变频模块，所述变频模块具有进线端、出线端和信号输入端，所述进线端与电网连接；所述出线端与电机连接，用于控制向所述电机输入的驱动电压的频率；

电压采样模块，所述电压采样模块连接于所述电网和所述变频模块的信号输入端之间，用于采集所述电网电压的频率；

电控制模块，所述电控制模块分别与所述电网、所述变频模块的出线端以及电机的输入端连接，用于控制所述电网与电机的输入端连接或者控制所述变频模块的出线端与电机的输入端连接。

根据本申请实施例提供的电机软启动系统，先将电网连接到变频模块中对电压频率进行控制，由于变频模块与电压采样模块连接，因此变频模块可以控制其输出的电压频率从0赫兹上升至电网电压频率，就可以驱动电机从0Hz逐步上升到电网电压频率，这样可以使驱动电机的电流更平滑，电机启动时电机无任何冲击电流，电机上升到电网电压频率后，通过电控制模块断开电机与变频模块的连接，同时将电网与电机直接连接在一起，这样可以将电机的驱动电压无缝切换为电网电压，使电机更平滑的启动，而且变频模块停止工作，可以减少额外的功率消耗，提高整体效率。

在一种可能的设计中，所述电网输出三相交流电，所述电机为交流电机。

在一种可能的设计中，电机软启动系统还包括整流模块，所述整流模块连接于所述电网和所述变频模块的进线端之间，用于将所述电网输出的交流电整流成直流输入所述变频模块的进线端。

在一种可能的设计中，所述整流模块包括第一半桥模块和第二半桥模块；

所述第一半桥模块的第一输入端和所述第二半桥模块的第一输出端均用于连接所述电网的第一相电输出端；所述第一半桥模块的第二输入端和所述第二半桥模块的第二输出端均用于连接所述电网的第二相电输出端；所述第一半桥模块的第三输入端和所述第二半桥模块的第三输出端均用于连接所述电网的第三相电输出端；

所述第一半桥模块的输出端和所述第二半桥模块的输入端均用于连接所述变频模块的进线端。

在一种可能的设计中，所述变频模块包括第一变频单元、第二变频单元以及第三变频单元；

所述电控制模块包括第一电控制单元、第二电控制单元以及第三电控制单元；

所述第一变频单元包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极和第二三极管的集电极均连接所述第一电控制单元，所述第一三极管的集电极和第二三极管的发射极均连接所述电网的第一相电输出端；

所述第二变频单元包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极和第四三极管的集电极均连接所述第二电控制单元，所述第三三极管的集电极和第四三极管的发射极均连接所述电网的第二相电输出端；

所述第三变频单元包括第五三极管和第六三极管，所述第五三极管的发射极和第六三极管的集电极均连接所述第三电控制单元，所述第五三极管的集电极和第六三极管的发射极均连接所述电网的第三相电输出端；

第二三极管的发射极、第四三极管的发射极以及第六三极管的发射极均接地。

在一种可能的设计中，所述电控制模块为五脚继电器。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电力设备，包括如上述任一实施例所述的电机软启动系统。

本申请实现的有益效果为：先将电网与变频模块连接，利用变频模块可以对电网电压的频率进行控制，以使输出到电机的电压频率发生改变，这样就可以驱动电机从0Hz逐步上升到电网电压频率，使的电机的启动电流更平滑，电机启动时电机无任何冲击电流，当电机上升到电网电压频率后，可以通过电控制模块断开电机与变频模块的连接，同时将电网与电机直接连接在一起，这样可以将电机的驱动电压无缝切换为电网电压，不仅使电机实现无冲击电流的软启动，而且变频模块停止工作，可以减少额外的功率消耗，提高整体效率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种电机软启动系统的模块示意图。

图2是本申请实施例提供的一种电机软启动系统的电路原理图。

附图标记：10、变频模块；11、第一变频单元；12、第二变频单元；13、第三变频单元；

20、电压采样模块；

30、电控制模块；31、第一电控制单元；32、第二电控制单元；33、第三电控制单元；

40、整流模块；41、第一半桥模块；42、第二半桥模块；

100、电网；

200、电机。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

还需说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

本申请实施例提供一种电机软启动系统及电力设备，解决了现有的电机软启动方式不能在提高整体效率的同时实现对电机的无冲击软启动的问题。

如图1-2所示，本申请实施例提供的电机软启动系统包括变频模块10、电压采样模块20和电控制模块30，变频模块10具有进线端、出线端和信号输入端，进线端与电网100连接；出线端与电机200连接，用于控制向电机200输入的驱动电压的频率；电压采样模块20连接于电网100和变频模块10的信号输入端之间，用于采集电网100电压的频率；电控制模块30分别与电网100、变频模块10的出线端以及电机200的输入端连接，用于控制电网100与电机200的输入端连接或者控制变频模块10的出线端与电机200的输入端连接。

根据本申请实施例提供的电机软启动系统，先将电网100连接到变频模块10中对电压频率进行控制，由于变频模块10与电压采样模块20连接，因此变频模块10可以控制其输出到电机200的电压频率从0赫兹上升至电网电压频率，就可以驱动电机200从0Hz逐步上升到电网100电压频率，这样可以使驱动电机200的电流更平滑，电机200启动时电机200无任何冲击电流，电机200上升到电网100电压频率后，通过电控制模块30断开电机200与变频模块10的连接，同时将电网100与电机200直接连接在一起，这样可以将电机200的驱动电压无缝切换为电网100电压，使电机200更平滑的启动，而且变频模块10停止工作，可以减少额外的功率消耗，提高整体效率。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，电网100输出三相交流电，电机200为交流电机。以上设置中，电网100输出三相交流电380V，分别通过第一相电输出端P1、第二相电输出端P2、第三相电输出端P3三个端口输入到本实施例的电机软启动系统中，本实施例的电机软启动系统通过P4、P5、P6端口向交流电机输入驱动电流。

如图1-2所示，本实施例的电机软启动系统还包括整流模块40，整流模块40连接于电网100和变频模块10的进线端之间，用于将电网100输出的交流电整流成直流输入变频模块10的进线端。当本申请实施例中的电机200是交流电机时，电网100输出三相交流电，为了使电机200能够更平稳的被驱动，需要先将交流电整流形成直流电输出，这样可以有效的防止电机200开启的瞬间受到高频率的电流刺激进而发生损坏。整流模块40的输出端还连接有滤波电容，可以在电机200启动瞬间为滤波电容充电来降低浪涌电流对电机200的冲击。

如图2所示，整流模块40包括第一半桥模块41和第二半桥模块42；第一半桥模块41的第一输入端和第二半桥模块42的第一输出端均用于连接电网100的第一相电输出端；第一半桥模块41的第二输入端和第二半桥模块42的第二输出端均用于连接电网100的第二相电输出端；第一半桥模块41的第三输入端和第二半桥模块42的第三输出端均用于连接电网100的第三相电输出端；第一半桥模块41的输出端和第二半桥模块42的输入端均用于连接变频模块10的进线端。因为电网100的三相电频率相同，因此需要对三相电的每一相电都进行整流处理。

如图1-2所示，变频模块10包括第一变频单元11、第二变频单元12以及第三变频单元13；电控制模块30包括第一电控制单元31、第二电控制单元32以及第三电控制单元33；第一变频单元11包括第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的集电极均连接第一电控制单元31，第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的发射极均连接电网100的第一相电输出端P1；第二变频单元12包括第三三极管Q3和第四三极管Q4，第三三极管Q3的发射极和第四三极管Q4的集电极均连接第二电控制单元32，第三三极管Q3的集电极和第四三极管Q4的发射极均连接电网100的第二相电输出端P2；第三变频单元13包括第五三极管Q5和第六三极管Q6，第五三极管Q5的发射极和第六三极管Q6的集电极均连接第三电控制单元33，第五三极管Q5的集电极和第六三极管Q6的发射极均连接电网100的第三相电输出端P3；第二三极管Q2的发射极、第四三极管Q4的发射极以及第六三极管Q6的发射极均接地。

本申请实施例的工作原理为：交流电通过P1、P2、P3连接三相电网100380V上电，再经过整流模块40整流成直流后，先通过Q1～Q6实现变频控制使输出电压及频率同步调节输出，实现连接在P4、P5、P6端口的电机200缓启动，减少对电机200的冲击。当电机200稳定运行以后，根据电压采集模块采集到的电网100电压的频率，控制Q1～Q6实现输出电压与电网100电压频率同步，然后通过K1、K2、K3逐步切换到电网100，用电网100直接驱动电机200，此时Q1～Q6停止工作，变频模块10被旁路掉，变频模块10不参与后续的电机200驱动工作，可以节省变频模块10消耗的功率，提高整体效率。

可选的，电控制模块30为五脚继电器。通过以上设置，电控制模块30就相当于一个单刀双掷开关，在电机200启动之前，先将电网100和变频模块10连接在一起，电网100输出电压经过变频模块10控制频率变化之后再输出至电机200，此时驱动电机200的电压就不是电网100电压了，而是经过变频模块10变频之后的电压，驱动电机200的电压频率可以从0Hz逐步上升到电网100电压频率，这一过程中输入电机200的电流是平滑的，不会出现冲击电流对电机200造成损坏，当驱动电机200的电压频率为电网100电压频率时，也就是说此时输入电机200的电压与电网100电压相等，电控制模块30就会断开变频模块10与电机200的连接，同时连接电网100与电机200，电机200直接由电网100输出电压来驱动，这个转变的过程电机200能够很好的适应，不会出现冲击电流；由于电网100直接驱动电机200时变频模块10就会停止工作，因此可以有效的避免变频模块10带来的额外功率损耗，有利于整体效率的提升。

本申请实施例还提供了一种电力设备，包括上述的电机软启动系统。

本申请实施例的电力设备中应用有电机，采用上述的电机软启动系统来软启动电机可以使电机的启动无冲击电流，启动更加平滑。

示例的，上述的电力设备可以是包装机，在包装机中采用交流电机驱动拉带轮，可以通过控制器设定交流电机每次运行的距离、运行的时间和停顿的时间，利用交流电机的优良加速和定位性能，达到准确控制供送薄膜的长度的目的，此时交流电机的平稳启动以及不受损坏就比较重要了，可以设置上述的电机软启动系统与交流电机连接以实现交流电机的软启动，确保交流电机的正常启动和运行，电机软启动系统中的电控制模块与包装机中的控制器连接，控制器会向电控制模块发送控制信号以使电控制模块控制交流电机启动或者停止，以配合控制器设定的交流电机每次运行的距离、运行的时间和停顿的时间。上述的电力设备也可以是电子仪器仪表、现代办公设备、纺织机械等设备。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电机软启动系统，其特征在于，包括：

变频模块(10)，所述变频模块(10)具有进线端、出线端和信号输入端，所述进线端与电网(100)连接；所述出线端与电机(200)连接，用于控制向所述电机(200)输入的驱动电压的频率；

电压采样模块(20)，所述电压采样模块(20)连接于所述电网(100)和所述变频模块(10)的信号输入端之间，用于采集所述电网(100)电压的频率；

电控制模块(30)，所述电控制模块(30)分别与所述电网(100)、所述变频模块(10)的出线端以及电机(200)的输入端连接，用于控制所述电网(100)与电机(200)的输入端连接或者控制所述变频模块(10)的出线端与电机(200)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的电机软启动系统，其特征在于，所述电网(100)输出三相交流电，所述电机(200)为交流电机。

3.根据权利要求2所述的电机软启动系统，其特征在于，还包括整流模块(40)，所述整流模块(40)连接于所述电网(100)和所述变频模块(10)的进线端之间，用于将所述电网(100)输出的交流电整流成直流输入所述变频模块(10)的进线端。

4.根据权利要求3所述的电机软启动系统，其特征在于，所述整流模块(40)包括第一半桥模块(41)和第二半桥模块(42)；

所述第一半桥模块(41)的第一输入端和所述第二半桥模块(42)的第一输出端均用于连接所述电网(100)的第一相电输出端；所述第一半桥模块(41)的第二输入端和所述第二半桥模块(42)的第二输出端均用于连接所述电网(100)的第二相电输出端；所述第一半桥模块(41)的第三输入端和所述第二半桥模块(42)的第三输出端均用于连接所述电网(100)的第三相电输出端；

所述第一半桥模块(41)的输出端和所述第二半桥模块(42)的输入端均用于连接所述变频模块(10)的进线端。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电机软启动系统，其特征在于，所述变频模块(10)包括第一变频单元(11)、第二变频单元(12)以及第三变频单元(13)；

所述电控制模块(30)包括第一电控制单元(31)、第二电控制单元(32)以及第三电控制单元(33)；

所述第一变频单元(11)包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极和第二三极管的集电极均连接所述第一电控制单元(31)，所述第一三极管的集电极和第二三极管的发射极均连接所述电网(100)的第一相电输出端；

所述第二变频单元(12)包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极和第四三极管的集电极均连接所述第二电控制单元(32)，所述第三三极管的集电极和第四三极管的发射极均连接所述电网(100)的第二相电输出端；

所述第三变频单元(13)包括第五三极管和第六三极管，所述第五三极管的发射极和第六三极管的集电极均连接所述第三电控制单元(33)，所述第五三极管的集电极和第六三极管的发射极均连接所述电网(100)的第三相电输出端；

第二三极管的发射极、第四三极管的发射极以及第六三极管的发射极均接地。

6.根据权利要求1所述的电机软启动系统，其特征在于，所述电控制模块(30)为五脚继电器。

7.一种电力设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的电机软启动系统。

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