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【摘要】高壓大功率電機在起動時對負載和電網都有比較大的影響。晶閘管串聯式高壓軟起動器以其優越的起動性能和其他一些優點而廣泛使用。本文通過高壓軟起動器在現場大功率壓縮機負載上的應用，分析其工作原理，介紹了起動功能，對晶閘管串聯方式的高壓軟起動做了比較全面的介紹。

【關鍵詞】晶閘管、電動機、觸發、軟起動

1．引言
　　交流異步電動機以其構造簡單、極高的運行可靠性、極強的環境適應能力和優異的拖動性能在我國煤礦、石油、化工、鋼鐵、發電、供水、水泥建材等領域獲得了廣泛的應用。但是交流異步電動機致命的缺點是起動沖擊大，會對系統造成不利的影響。主要影響體現在兩個方面：

（1）電氣方面的問題：
      起動時可達5-7倍的額定電流，造成電動機繞組因電流引起過溫，從而加速其絕緣老化，造成供電網電壓波動，影響同電網下其他設備的正常運行。

（2）機械方面的問題：
      過大的起動轉矩產生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器損壞、皮帶撕裂等。造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護工作量。
      在首鋼冷軋廠制氮生產線空壓機上就遇到了這樣的問題，由于電機功率比較大（10KV/3730KW和10KV/2250KW），首先在起動過程中對電機及壓縮機的機械沖擊比較大，給系統維護增加了工作量；其次電機在直接起動時電網跌落比較嚴重，在電網壓降達到85%時其他設備就不能正常工作。鑒于以上原因決定使用PowerEasy型晶閘管式軟起動裝置。

2．晶閘管串聯高壓軟起動的構成及原理

    2.1 主回路構成  
                                       
　　晶閘管串聯軟起動裝置是結合了電力電子技術、光電技術控制技術及微處理技術而設計全數字智能化的起動設備。晶閘管串聯軟起動主回路接線圖如圖1所示，主要由高壓可控硅串聯閥組和旁路接觸器組成，其中高壓可控硅串聯閥組是功率變換執行部件，由多只可控硅串并聯組成，并輔以吸收、均壓箝位電路，保證其在高壓環境中的可靠性。當進線端得電后，通過控制可控硅的導通角以實現對交流三相電源進行斬波，控制輸出電壓的幅值。并在起動過程完成后將旁路接觸器閉合，軟起動裝置切換到旁路狀態，同時關閉晶閘管。

                                     圖1 晶閘管串聯軟起動主回路接線圖

    2.2 控制電路

　　如圖2所示，晶閘管串聯高壓軟起動裝置的控制電路一般由主控電路、觸發裝置、信號采集電路和人機界面組成。

                                     　圖2軟起動控制框圖

      2.2.1主控電路

　　主控電路的主要由DSP微處理器及CPLD大規模門陣列組成的數字電路組成，它的主要功能是產生觸發晶閘管的脈沖指令，晶閘管的觸發命令通過數字信號處理器（DSP）來發出。主控電路可以根據信號采集電路采集的電壓與電流信號來調整晶閘管的導通角，從而達到調整電機電流的作用，實現對電機的閉環控制，即限流起動。在發出觸發脈沖的同時它又可以通過電壓電流溫度等的反饋信號監視電機及軟起動裝置本身的運行狀態，保護整個系統，確保系統的安全運行。

      2.2.2觸發系統

　　觸發系統是系統穩定可靠的關鍵部分，必須具有抗噪聲干擾的能力，能夠及時準確的導通可控硅。在這里主要存在兩個技術問題：

      （1）．觸發脈沖能夠及時準確的觸發晶閘管

　　晶閘管是一種電流控制型雙極型半導體元件，它要求門極的驅動單元類似于一個電流源，能向晶閘管提供一個特別陡直的尖峰電流脈沖，來保證在任何時刻都能夠準確可靠的觸發晶閘管。所以晶閘管的門極觸發脈沖特性對晶閘管的正常工作有非常強烈的影響。
在晶閘管串聯使用時，我們要求相互串聯的晶閘管盡可能的一起導通，因為開通較慢的可能會承受過電壓而損壞元件，這個時候就要求同組串聯的晶閘管開通時間差盡量的小。