壓油電機軟啟動器的研究與設計

劉 偉

（吉林電子信息職業技術學院，吉林 吉林 132021）

壓油電機軟啟動器的研究與設計

劉 偉

（吉林電子信息職業技術學院，吉林 吉林 132021）

目前隨著各領域的生產機械不斷發展，電廠對交流電機的啟動性能要求也越來越高。文章針對電廠輔助設備所采用的交流電機在啟動過程中出現的問題，提出了晶閘管調壓啟動控制方法。結果表明，此設計方法可以有效地減小啟動電流和對電網的沖擊。

軟啟動；壓油電機；晶閘管

1 軟啟動器研究背景

為了保證系統安全可靠的運行，解決電機在啟動過程中的電流沖擊和轉矩等問題，軟啟動器可以通過平滑的改變端子電壓，實現無沖擊的啟動并保護電源系統及電動機。

2 晶閘管軟啟動類型

2.1 斜坡升壓啟動

該種啟動方式是較為簡單的啟動類型，為開環控制。在應用當中，其將根據之前已經設定完畢的電壓斜坡曲線產生觸發角，并以此使時間能夠同閘管導通角間的關系不斷增加。在該種方式中，其對啟動電流并不存在限制作用，則將因此對整個電網具有較大的沖擊，僅僅適合應用在重載啟動場合當中。

2.2 限流軟啟動

在該啟動方式中，即在電動機啟動當中做好啟動電流的限制，保證其不會超出設定值。主要應用在降壓以及輕載情況下。在啟動過程中，輸出電壓將從最開始的0逐漸提升，直至電流能夠達到之前設定的上限值，之后，則會在保證電流始終低于該上限值的情況下實現電壓的升高，直至電壓處于額定狀態。在該種啟動方式中，具有啟動電流較小的特點，且能夠根據電動機負載情況實現電流變化速率的設定，即當電流具有較大的上升速率時，則將在具有較大啟動轉矩的情況下在較短的時間內完成啟動。對此，在實際對該種方式應用時，則需要在做好啟動轉矩控制的情況下做好電流沖擊情況的防治，并合理做好限流值選取，非常適合應用在泵類負載以及風機等方面。

2.3 轉矩控制軟啟動

該方式更多地應用在重載狀態啟動當中，即根據電動機轉矩線性上升規律實現輸出電壓的控制。在實際應用中，其具有啟動平滑、對拖動系統友好的特征，能夠有效減少啟動過程中對于電網產生的沖擊，可以說是各方面較好的啟動方式，其存在的缺點即啟動時間相對其他方法較長。

2.4 轉矩加突跳控制啟動

在該方式中，其能夠在較短的時間內啟動，在使晶閘管同全導通非常接近的情況下啟動電流，并使其能夠在較短的時間當中達到設定值。該方式通過突跳轉矩的應用實現拖動系統靜轉矩的克服，在以平滑方式實現轉矩上升的情況下獲得啟動時間的縮短，非常適合應用在具有較大靜摩擦力矩的情況下。而當突跳情況發生時，則會給電網發送尖脈沖，并因此對其余負荷產生干擾。

3 軟啟動的控制策略

隨著科技的進步，在晶閘管軟起動的控制系統里用到了越來越多的傳統的PID控制，如圖1所示。PID控制具有很多優點，例如較為簡單、實現容易、效果好等，同時，這種算法原理相對來說通俗易懂，所表示的物理意義也較為直觀，因此受到了廣泛的歡迎，應用也越來越多。

圖1 PID控制器系統

晶閘管在軟起動時，圖1里的“被控對象”表示的是交流調壓電路，由系統分配輸入量c的值，例如可將電機最大起動電流的設定值賦值給c。最理想的情況是：當電機起動時，讓起動時的電流值恒定在這一值，也就是恒流的方式起動。i為定子電流，由系統輸出，u是控制量，其物理意義是觸發角，其值由下式確定：

4 控制系統設計

在需要用軟起動器來啟動三相異步電動機時，按圖2所示的接法接入軟起動器。在起動過程中，接觸器KM2斷開，KM1閉合，軟起動器接入，由此信號使軟啟動器運行，用來進一步實現電動機的啟動運行。經過運行一段時間后，交流電機進入正常狀態，啟動結束。自動斷開軟啟動器，接觸器KM2接通，從而實現三相異步電動機的安全啟動運行。

圖2 在啟動三相異步電動機時接入軟啟動器示意

5 硬件結構

本軟起動器的硬件系統如圖3所示。其主要部分有主回路、控制回路、驅動電路和保護回路等。其中主回路采用3對反向并聯的晶閘管和接觸器構成，在控制策略上，使其改變雙向晶閘管的導通角來控制加載在交流電動機端電壓上；接觸器的作用是當軟啟動完成后，三相電源切除雙向晶閘管，在軟停車時，將軟起動裝置接到主回路中，電動機端電壓調節是通過控制晶閘管閥的導通角來實現軟停車。控制回路和驅動保護回路包含了控制器、電壓與電流信號檢測電路、參數顯示器、晶閘管觸發系統、故障檢測等。

6 結語

軟啟動器在本質上是一種調壓裝置，它具有軟啟動與軟停車、節約能源、實時監測及各種保護等功能，未來發展將更加智能化和多功能化。

圖3 軟起動器的硬件系統示意

[1]范璟.軟啟動器電動機的應用[J].西安文理學院學報（自然科學版），2009（3）：102-104.

[2]蔣曉雁.幾種常見的軟啟動技術及其特性比較[J].榆林學院學報，2009（6）：41-42.

[3]王毅，趙凱歧，徐殿國.基于DSP的三相異步電機軟起動控制器[J].中小型電機，2001（6）：34-37.

Research and design of oil pressure motor soft starter

Liu Wei
（Jilin Technology College of Electronic Information, Jilin 132021, China）

Wth the continuous development of production machinery in various felds, requirement for power plant to start AC motor’s performance is higher and higher.According to the AC motor auxiliary equipment used in power plant in the starting process, the thyristor voltage starting control method is put forward in this paper. Results showed that this method can effectively reduce the starting current and the impact on the grid.

soft start; piezoelectric motor; thyristor

吉林電子信息職業技術學院項目課題（院級項目）；項目名稱：壓油電機軟啟動器的控制方法研究；項目編號：JDZY201503。

劉偉（1982— ），女，吉林吉林，講師；研究方向：電氣工程，自動化。