关于晶闸管串联高压电动机软起动装置的系统设计浅析

　　由于目前国内市场应用的电动机大多是6kv和10kv电机,做为串接在高压电网和电动机之间的功率执行器件,单只晶闸管还不足以承受6kv的高压,虽然单只晶闸管目前已经成熟地发展到单只耐压6500v,但考虑到电网波动、浪涌及耐压余量等可靠性因素,在设计6kv高压软起动装置的时候,功率单元采用3只晶闸管串联的方式来提高耐压值。同理在设计10kv高压软起动装置的时候采用5只晶闸管串联组成高压阀组。

　　(1)单相6kv高压晶闸管功率阀组所示。scr1～scr6 为大功率高压晶闸管,它们每三个串联后再反并联组成单相功率串联阀组,以实现软起动器对交流电机的控制。这6只晶闸管选用同一厂家、同一型号、同一生产批次的产品,以减小其在生产过程中由于生产工艺的不同而产生的自身特性诸如伏安特性、反向恢复电荷、开关时间和临界电压上升率等的差异,影响均压。r1、r2、r3为静态均压电阻,用以实现晶闸管的静态均压。静态均压电阻选用无感电阻,阻值为晶闸管阻断状态等效阻值的1/40,且功率留有足够大的余量。r4、r5、r6和c1、c2、c3共同组成动态均压网络,用以实现动态均压。通过选择,各电阻和电容的参数误差应非常小,电容的取值根据晶闸管的最大反向恢复电荷和最小反向恢复电荷的差值计算求得。均压过程主要是由电容c完成的。串联的各只晶闸管开关速度不会完全一致,而会稍有差别。电容c上的电压在静态情况下数值相同,在开关过程中,由于电容上的电压不能突变,加在各只晶闸管上的压降不会发生跳变。由于开关过程中各只晶闸管中电流不一致所造成的影响由电容c的充放电补偿。

　　(2)接口单元设计

　　单元包括电压传感器接口、电流传感器接口、光纤传送接口、故障检测接口及人机交互接口等。其中电压信号采用高阻降压方式,并考虑到系统兼容性,将电路设计成3kv、6kv、10kv通用,以方便产品生产。电流传感器采用标准x/5电流互感器加高精度电流霍尔的形式,将信号进行相应处理后送到cpu进行运算。高压与低压间的信号传送采用光纤传输,既保证信号的实时性及可靠性传输,又起动高低压隔离作用。信号经过接口电路编码后通过光纤传送至触发单元,触发单元将信号解码并经过相应处理后用以触发晶闸管。触发单元的供电采用高位、低位相结合,每只晶闸管的触发电源各自独立。人机接口采用贴膜式软键和液晶显示屏。液晶显示屏为4行8列,设计成4级菜单管理模式,可预设中文及英文显示。

　　四、软件设计系统实验

　　软件设计是系统控制的核心,直接关系到系统运行的稳定性和可靠性。为了适应各种不同负载的应用,软件设计上设计了多种不同的起动曲线,包括电压斜坡起动、限流起动、突跳起动及软停车曲线等。同时设计完善的保护功能,包括短路保护、过流保护、过压、欠压保护、晶闸管过热保护等。电机的参数及各种保护参数可由用户根据现场应用情况自行设定。

　　系统设计完成后,用6kv/1000kw电机进行了带载起动实验。电机额定电压6kv,额定电流112a,额定转速1480r/min。起动电流单相波,起动电流平稳无冲击,峰值起动电流为额定电流的2.6倍左右,起动时间22s ,电网电压无明显波动,达到了良好的起动效果。

　　本系统以晶闸管串联阀组为主功率执行器件,通过交流调压来实现电动机的软起动。系统有控制灵活,操作简单,起动平稳,运行可靠等特点,可有效缓解电机起动过程中对电网及负载的冲击,保护电机安全起动和运行。

　　本系统以晶闸管串联阀组为主功率执行器件,通过交流调压来实现电动机的软起动。系统有控制灵活,操作简单,起动平稳,运行可靠等特点,可有效缓解电机起动过程中对电网及负载的冲击,保护电机安全起动和运行。