專利名稱：一種高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置，主要適用于串接在高壓電動(dòng)機(jī)定子回路進(jìn)行降壓軟起動(dòng)，特別適用于500KW以上、6-10KV高壓電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，屬于電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前高壓電動(dòng)機(jī)有采用自耦變壓器進(jìn)行起動(dòng)，但自耦變壓器一旦設(shè)計(jì)制造成型參數(shù)就不可更改，只能通過(guò)預(yù)調(diào)觸頭進(jìn)行有限的預(yù)調(diào)節(jié)，起動(dòng)過(guò)程只能在恒定電壓下進(jìn)行無(wú)法調(diào)節(jié)不能實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。新面市的有一種采用磁飽和電抗器進(jìn)行可調(diào)起動(dòng)的軟起動(dòng)產(chǎn)品，也稱磁控軟起動(dòng)產(chǎn)品，它是采用三相交流繞組和一組直流勵(lì)磁繞組，通過(guò)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁的大小來(lái)調(diào)節(jié)交流繞組的飽和度達(dá)到起動(dòng)過(guò)程可調(diào)的目的，但它由于需注入直流，噪音大、調(diào)節(jié)范圍有限，諧波也大、損耗也大。而直接采用晶閘管串聯(lián)技術(shù)進(jìn)行調(diào)壓的固態(tài)軟起動(dòng)，由于高壓下晶閘管的串并聯(lián)技術(shù)帶來(lái)的一系列技術(shù)性問(wèn)題，使之可靠性、綜合經(jīng)濟(jì)性等都較差且?guī)?lái)較大的諧波污染，目前較難推廣。
有一種高壓電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)及調(diào)速裝置，采用所謂的開關(guān)變壓器，控制電路是以可編程PLC根據(jù)給定電壓和反饋電壓、反饋電流構(gòu)成PID控制，其控制復(fù)雜，穩(wěn)定性差，通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的關(guān)斷與導(dǎo)通的時(shí)間比來(lái)控制變壓器付邊繞組的關(guān)斷與導(dǎo)通的時(shí)間比、改變電動(dòng)機(jī)端電壓方式的方案，形成明顯的關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)，屬于采用通-斷控制的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，其導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)，這樣電機(jī)端得不出連續(xù)平滑的端電壓，還會(huì)形成突變，其降壓起動(dòng)的效果很不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用變壓器的磁通技術(shù)及隔離原理，提供一種可調(diào)節(jié)、可控制的高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置，通過(guò)采用移相觸發(fā)控制技術(shù)進(jìn)行相位控制，使晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)改變限定的時(shí)刻快速調(diào)節(jié)三相變壓器低壓側(cè)的輸出狀態(tài)來(lái)達(dá)到改變串入電機(jī)起動(dòng)回路高壓側(cè)的繞組分壓情況，同時(shí)平滑起動(dòng)電流，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的主要不足達(dá)到電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是所述的一種高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置，主要由三相變壓器、至少六只晶閘管及移相觸發(fā)控制電路和柜體組成；所述的三相變壓器為降壓變壓器，其一次側(cè)的每相一端與工頻電網(wǎng)相連，另一端直接與電動(dòng)機(jī)定子繞組相連，其二次側(cè)每組繞組的兩端直接與一組反并聯(lián)晶閘管并聯(lián)，每組反并聯(lián)晶閘管至少由兩只晶閘管組成；移相觸發(fā)控制電路的每組觸發(fā)信號(hào)的兩端分別與每只晶閘管的觸發(fā)極G和控制極K相連。
本發(fā)明的附加的技術(shù)特征為所述的移相觸發(fā)控制電路由控制電源單元、同步信號(hào)單元、給定信號(hào)單元、CPU控制單元、觸發(fā)與隔離單元組成。所述的移相觸發(fā)控制電路還可以由控制電源單元、同步信號(hào)單元、給定信號(hào)單元、壓頻轉(zhuǎn)換單元、調(diào)節(jié)控制單元、定時(shí)單元、觸發(fā)與隔離單元組成。所述的反并聯(lián)晶閘管兩端并聯(lián)阻容吸收回路。所述的三相變壓器一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)比例為3～8∶1。
本發(fā)明有下述優(yōu)點(diǎn)1、由于采用移相控制調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角α調(diào)節(jié)變壓器二次側(cè)電壓，使晶閘管根據(jù)電壓波形以毫秒級(jí)快速觸發(fā)變化，同時(shí)利用了變壓器繞組自身的感性續(xù)流特性和電動(dòng)機(jī)本身的慣性，來(lái)保證變壓器的一次側(cè)阻抗的相對(duì)穩(wěn)定、電壓調(diào)節(jié)的連續(xù)性及起動(dòng)電流的穩(wěn)定性，從而保證電動(dòng)機(jī)在克服系統(tǒng)靜阻力矩前提下，以較小的起動(dòng)電流進(jìn)行正常的軟起動(dòng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和實(shí)現(xiàn)可靠軟起動(dòng)；2、保留了變壓器隔離電壓的優(yōu)點(diǎn)，并且晶閘管在低壓端狀態(tài)的控制不需要附加其它工作電源，通過(guò)低壓側(cè)的狀態(tài)改變?nèi)嘧儔浩饕淮蝹?cè)串聯(lián)在高壓端的阻抗值；3、不需附加其它電抗，起動(dòng)主回路簡(jiǎn)單明了；4、因隔離晶閘管的工作狀態(tài)而可能產(chǎn)生的諧波污染，控制安全，可靠性強(qiáng)；5、由于晶閘管工作的電壓低，克服了在高壓回路直接采用晶閘管進(jìn)行調(diào)壓的固態(tài)軟起動(dòng)方式所帶來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)、高成本和高污染問(wèn)題；6、由于通過(guò)變壓器的調(diào)壓主要是改變電動(dòng)機(jī)起動(dòng)回路的感抗，因而其耗能小。


圖1是本發(fā)明的電氣原理圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的移相觸發(fā)控制電路的原理圖；圖4是本發(fā)明的移相觸發(fā)控制電路的另一個(gè)實(shí)施例的工作框圖；圖中各圖號(hào)的構(gòu)件名稱為1-三相變壓器；2-晶閘管；3-移相觸發(fā)控制電路；3.1-控制電源單元；3.2-同步信號(hào)單元；3.3-給定信號(hào)單元；3.4-CPU控制單元；3.5-觸發(fā)與隔離單元；3.6-壓頻轉(zhuǎn)換單元；3.7-調(diào)節(jié)控制單元；3.8-定時(shí)單元；3.9相序檢測(cè)單元；4-阻容吸收回路；5-柜體。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明說(shuō)明如下圖1-圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置由一只三相變壓器1、六只晶閘管2及移相觸發(fā)控制電路3和柜體5組成，十二只或十八只晶閘管2為另外的實(shí)施例；三相變壓器1、晶閘管2及移相觸發(fā)單元3安裝在一個(gè)柜體內(nèi)，如果容量大，三相變壓器1則在柜體外單獨(dú)安裝；三相變壓器1為降壓變壓器，其一次側(cè)的每相一端與工頻電網(wǎng)相連，另一端直接與電動(dòng)機(jī)M定子繞組相連，其二次側(cè)每組繞組的兩端直接與一組反并聯(lián)晶閘管2并聯(lián)，每組反并聯(lián)晶閘管2由兩只晶閘管組成，四只或六只晶閘管為另外的實(shí)施例；移相觸發(fā)控制電路3的每組觸發(fā)信號(hào)的兩端分別與每只晶閘管的觸發(fā)極G和控制極K相連；所述的移相觸發(fā)控制電路3由控制電源單元3.1、同步信號(hào)單元3.2、給定信號(hào)單元3.3、CPU控制單元3.4、觸發(fā)與隔離單元3.5組成，圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施的電路原理圖；圖4中的移相觸發(fā)控制電路3由控制電源單元3.1、同步信號(hào)單元3.2、給定信號(hào)單元3.3、壓頻轉(zhuǎn)換單元3.6、調(diào)節(jié)控制單元3.7、定時(shí)單元3.8、觸發(fā)與隔離單元3.5組成另外的實(shí)施例；所述的反并聯(lián)晶閘管兩端并聯(lián)阻容吸收回路4；所述三相變壓器2一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)比例為3∶1，也可是5∶1，還可以是8∶1，以控制三相變壓器2二次側(cè)的電壓電流的大小，避免晶閘管的串并聯(lián)。對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理、效果作進(jìn)一步的說(shuō)明如下三相變壓器1安裝在柜體5的下部，上面安裝的晶閘管2與三相變壓器1之間通過(guò)母線電連接；阻容吸收回路4與晶閘管2就近安裝且并聯(lián)電連接，也可以安裝在變壓器1的二次側(cè)相關(guān)端子之間；移相觸發(fā)控制電路3安裝在柜體1內(nèi)上部的控制板上，并且與晶閘管2之間電連接；晶閘管2的開斷或?qū)〞r(shí)間處于ms級(jí)，起動(dòng)開始時(shí)，以其中一相為例，VT1、VT2均截止，三相變壓器1處于近似開路狀態(tài)，一次側(cè)因?yàn)榇嬖谳^大的勵(lì)磁阻抗而使電機(jī)M端電壓較低，起到了降壓作用；由于變壓器不論怎么連接，其電壓、匝數(shù)與電流間的U1/U2＝n1/n2＝I2/I1的基本特性不會(huì)改變。在起動(dòng)過(guò)程中，在一個(gè)周波內(nèi)，如當(dāng)變壓器二次側(cè)出現(xiàn)正向電壓時(shí)，如同一相內(nèi)VT1經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通，變壓器二次側(cè)處于近似短路狀態(tài)，根據(jù)變壓的電磁原理，此時(shí)一次側(cè)阻抗迅速減少，使電動(dòng)機(jī)端電壓提升；而當(dāng)變壓器的二次側(cè)出現(xiàn)反向電壓時(shí)，VT1截止一次側(cè)勵(lì)磁阻抗逐漸增大抑制電機(jī)端電壓，但很快VT2經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通，變壓器的一次側(cè)阻抗又迅速減少，使電動(dòng)機(jī)端電壓幅值升高。另外兩相也按同樣的規(guī)律進(jìn)行控制。由于上述電流變化在一個(gè)周波(20ms)內(nèi)變化，并頻繁周而復(fù)始，配合起動(dòng)回路自身的大電感續(xù)流特性及電機(jī)本身的起動(dòng)慣性，因而在一個(gè)周波內(nèi)電機(jī)電壓相對(duì)平滑，使電動(dòng)機(jī)回路的起動(dòng)電流也得以平滑穩(wěn)定，在起動(dòng)回路不需另加(電抗器)電感進(jìn)行平波，同時(shí)變壓器一次側(cè)的電磁阻抗平均值維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平。
如圖4所示的另一種觸發(fā)移相控制電路3由同步信號(hào)單元3.2采集的三相同步信號(hào)一路進(jìn)入邏輯控制單元3.7作為晶閘管控制的基準(zhǔn)，另一路送入相序檢測(cè)單元3.9進(jìn)行主電源的相序檢測(cè)，以保證觸發(fā)信號(hào)的順序正常；給定信號(hào)單元3.3產(chǎn)生與起動(dòng)特性相應(yīng)的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換單元3.6進(jìn)行電壓頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換，發(fā)出變頻信號(hào)送進(jìn)邏輯控制單元3.7；定時(shí)單元3.8通過(guò)振蕩和計(jì)數(shù)電路提供觸發(fā)脈沖的各種參數(shù)并送到邏輯控制單元3.7，如脈寬寬度、數(shù)量、雙脈沖間的間隔等。各種信號(hào)經(jīng)邏輯控制單元3.7綜合處理后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)觸發(fā)脈沖驅(qū)動(dòng)單元3.5放大處理后送出六路觸發(fā)脈沖信號(hào)到晶閘管2的相應(yīng)觸發(fā)控制端G、K上，從而控制晶閘管2的工作狀態(tài)。電源回路3.1提供控制板的正常工作電源。通過(guò)觸發(fā)移相控制電路3進(jìn)行移相控制，在30°～180°的觸發(fā)角范圍內(nèi)改變晶閘管的導(dǎo)通角，就可調(diào)節(jié)在一個(gè)周波內(nèi)三相變壓器2一次側(cè)的平均阻抗，通過(guò)增大或減少三相變壓器2的阻抗特性來(lái)減少或增大電機(jī)的端電壓，從而達(dá)到給電動(dòng)機(jī)降壓平滑軟起動(dòng)的目的。圖3實(shí)施例中的移相觸發(fā)控制電路3用CPU控制單元3.4，所采用CPU芯片是8051系列，還可以是2051系列；而不是圖4中的壓頻轉(zhuǎn)換單元3.6、調(diào)節(jié)控制單元3.7、定時(shí)單元3.8。
權(quán)利要求
1.一種高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于，該裝置主要由三相變壓器、至少六只晶閘管及移相觸發(fā)控制電路和柜體組成；所述的三相變壓器為降壓變壓器，其一次側(cè)的每相一端與工頻電網(wǎng)相連，另一端直接與電動(dòng)機(jī)定子繞組相連，其二次側(cè)每組繞組的兩端直接與一組反并聯(lián)晶閘管并聯(lián)，每組反并聯(lián)晶閘管至少由兩只晶閘管組成；移相觸發(fā)控制電路的每組觸發(fā)信號(hào)的兩端分別與每只晶閘管的觸發(fā)極G和控制極K相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動(dòng)裝置，其特征在于，所述的移相觸發(fā)控制電路由控制電源單元、同步信號(hào)單元、給定信號(hào)單元、CPU控制單元、觸發(fā)與隔離單元組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動(dòng)裝置，其特征在于，所述的移相觸發(fā)控制電路由控制電源單元、同步信號(hào)單元、給定信號(hào)單元、壓頻轉(zhuǎn)換單元、調(diào)節(jié)控制單元、定時(shí)單元、觸發(fā)與隔離單元組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動(dòng)裝置，其特征在于，所述的反并聯(lián)晶閘管兩端并聯(lián)阻容吸收回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動(dòng)裝置，其特征在于，所述的三相變壓器一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)比例為3～8∶1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓電動(dòng)機(jī)降壓軟起動(dòng)裝置，主要由三相變壓器、至少六只晶閘管及移相觸發(fā)單元和柜體組成；所述的三相變壓器為降壓變壓器，其一次側(cè)的每相一端與工頻電網(wǎng)相連，另一端直接與電動(dòng)機(jī)定子繞組相連，其二次側(cè)每組繞組的兩端直接與一組反并聯(lián)晶閘管并聯(lián)；每組反并聯(lián)晶閘管至少由兩只晶閘管組成；移相觸發(fā)控制電路的每組觸發(fā)信號(hào)的分別與每只晶閘管的相應(yīng)極相連。其優(yōu)點(diǎn)是1.采用移相控制調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角α調(diào)節(jié)變壓器二次側(cè)工作狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流小且平滑；2.起動(dòng)主回路簡(jiǎn)單明了；3.控制安全可靠性強(qiáng)；4.克服了在高壓回路直接采用晶閘管進(jìn)行調(diào)壓的固態(tài)軟起動(dòng)方式所帶來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)、高成本和高污染問(wèn)題；5.耗能小。
文檔編號(hào)H02P1/26GK1764056SQ20041006098
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者陳建國(guó), 孫玉鴻, 李達(dá)義, 張進(jìn)樂(lè) 申請(qǐng)人:湖北追日電氣設(shè)備有限公司