摘要:這篇文章介紹了通用晶閘管軟起動控制器的工作原理，該工作原理即移相原理，移相原理是當(dāng)時全部晶閘管軟起起動器一同選用的控制辦法，其控制辦法下起動的電機(jī)起動電流較小，起動平穩(wěn)且可以滿意多種負(fù)載。
關(guān)鍵詞:可控硅模塊-上海飛粵電子有限公司
1導(dǎo)語
三相交流異步電動機(jī)由于方案簡略、價格低廉、工作可靠，所以在各個工作得到廣泛運(yùn)用。但其在直接起動時，會發(fā)生過大的起動電流，特別是大功率電機(jī)，大起動電流嚴(yán)厲沖擊電網(wǎng)，致使電網(wǎng)供電質(zhì)量降低，并影響其他設(shè)備的正常工作，并且起動轉(zhuǎn)矩構(gòu)成的機(jī)械沖擊會降低電動機(jī)的壽數(shù)。所以起動進(jìn)程中需要在電機(jī)和電源之間串入軟起動來處置此疑問。
跟著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，晶閘管（可控硅模塊）軟起動設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。由于其體積小、方案緊湊，免保護(hù)，安全可靠。全智能控制，功用完全，菜單豐富。起動重復(fù)性好，保護(hù)周全。所以其正逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軟起動辦法，成為軟起動領(lǐng)域新的領(lǐng)軍人物。
這篇文章首要論說晶閘管軟起動的當(dāng)時最廣泛選用的移相起動辦法。
2系統(tǒng)概述
運(yùn)用晶閘管（可控硅模塊）的開關(guān)特性，通過晶閘管的（可控硅模塊）觸發(fā)角來改動晶閘管的導(dǎo)通時刻，然后控制到晶閘管電機(jī)端的輸出電壓，抵達(dá)控制電機(jī)的起動特性。當(dāng)晶閘管的電機(jī)端電壓和輸入端一樣的時分即電機(jī)起動進(jìn)程結(jié)束后，就讓交流接觸器（或斷路器）吸合（如圖1所暗示，即QF2吸合），短路全部的晶閘管（可控硅模塊），這時電動機(jī)將直接連到電網(wǎng)上。
圖1 晶閘管軟起動器主電路原理圖
在圖1中，QS為高壓隔絕開關(guān)，QF1、QF2為真空斷路器(當(dāng)電流小的時分，QF2有時分也選用接觸器），SCR為（通常）晶閘管，M為中壓電動機(jī)。QF1伺職主電路的通斷，QF2伺職電力器件的旁路。在SCR軟起動設(shè)備里，SCR共6組，每組含（根據(jù)電壓的高低和可控硅的耐壓值來判定m的值）個相串的SCR。
3工作原理
3.1功率因數(shù)角
由于電機(jī)為理性負(fù)載，所以電流滯后電壓。當(dāng)電壓過零的時分，電流并未過零，要推延一段時刻后才過零，只需在電流過零的時分晶閘管（可控硅模塊）才關(guān)斷。我們把電壓過零點(diǎn)和電流過零點(diǎn)之間的這個角度稱為功率因數(shù)角φ（如圖2所示）。
圖2 觸發(fā)角和導(dǎo)通角的聯(lián)絡(luò)
3.2導(dǎo)通角和觸發(fā)角
（1）導(dǎo)通角和觸發(fā)角
當(dāng)晶閘管工作時，其輸出電壓的大小由晶閘管的導(dǎo)通角挑選，而導(dǎo)通角又由觸發(fā)角和功率因數(shù)角一同挑選。
如圖2所示，α為觸發(fā)角，q為導(dǎo)通角。
幾個角度之間的聯(lián)絡(luò)為:q=-α+φ
（2）初始觸發(fā)角
初始觸發(fā)角是給電機(jī)建立電流的必要條件，初始觸發(fā)角通常在40°到60°之間，此值根據(jù)不一樣的電機(jī)及不一樣的負(fù)載改動。
3.3相序及其檢測
（1）相序
相序就是相位的次第，是交流電的瞬時值從負(fù)值向正值改動通過零值的依次次第。在晶閘管軟起動中，相序檢測極為重要，只需判定相序，才調(diào)宣告正確的觸發(fā)脈沖控制晶閘管的導(dǎo)通次第。
（2）相序檢測
相序檢測是在晶閘管導(dǎo)通前，觸發(fā)脈沖宣告行進(jìn)行的。本系統(tǒng)通過對三相反并聯(lián)晶閘管的管壓降信號的判別來結(jié)束相序檢測。設(shè)A相晶閘管的管壓降信號為Va, B相晶閘管的管壓降信號為Vb ，C相晶閘管的管壓降信號為Vc。在電壓過零時，管壓降為0。管壓降信號Va、 Vb、Vc嚴(yán)格遵守三相交流電相序規(guī)矩，信號的周期為180°，各相的相位差為120°。
以Va為基準(zhǔn)，當(dāng)Va開始有壓降，此時開始計時，若60°后到來的信號是Vc，120°后到來的信號是Vb，則可判定為正相序。相反，當(dāng)Va開始有壓降，若60°后到來的信號是Vb，120°后到來的信號是Vc，則可判定為逆相序。
3.4脈沖觸發(fā)
（1）觸發(fā)同步
為了能對主回路的輸出電壓Ud進(jìn)行精確的控制，SCR有必要接受與SCR主電路具有一樣頻率的觸發(fā)信號。在A、B、C三相電路中，正相晶閘管觸發(fā)信號相位相差120°，反相晶閘管觸發(fā)信號相位也相差120°，而同一相中反并聯(lián)的兩個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位相差180°。微觀來看三相交流調(diào)壓電路，是每隔60°控制器宣告一個觸發(fā)脈沖。
（2）觸發(fā)脈寬
晶閘管（可控硅模塊）的觸發(fā)是有一個進(jìn)程的，也就是晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時刻，不是一觸即通，只需當(dāng)晶閘管的陽極電流即主回路電流上升到晶閘管的擎住電流IL以上時，管子才調(diào)導(dǎo)通，所以觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的寬度才調(diào)保證被觸發(fā)的晶閘管可靠導(dǎo)通。例如：通常晶閘管的導(dǎo)通時刻在6μs左右，故觸發(fā)脈沖的寬度至少在6μs以上，通常取20～50μs，關(guān)于大電感負(fù)載，由于電流上升較慢，觸發(fā)脈沖寬度還應(yīng)加大，否則脈沖接連時主回路電流還未上升到晶閘管的擎任電流以上，則晶閘管又從頭關(guān)斷，所以脈沖寬度不應(yīng)小于300μs，通常取1ms，恰當(dāng)廣50Hz正弦波的18°電角度。
3.5移相調(diào)壓進(jìn)程
由于異步電動機(jī)是理性負(fù)載，從電力電子學(xué)中得到，當(dāng)交流調(diào)壓電路帶理性負(fù)載時，只需當(dāng)觸發(fā)角α大于理性負(fù)載的功率因數(shù)角φ時，才調(diào)起調(diào)壓的效果，由于當(dāng)α<φ時，電流導(dǎo)通的時刻將一向保持在180°，其情況和α=φ時一樣，相控不起任何調(diào)壓效果，甚至在晶閘管觸發(fā)脈沖不行寬的情況下，還會出現(xiàn)只需一個方向的晶閘管在工作，負(fù)載上可以出現(xiàn)直流分量，危害晶閘管的安全。因此在運(yùn)用相控晶閘管電路時有必要選用寬脈沖觸發(fā)或雙窄脈沖觸發(fā)，移相方案捆綁在φ≤α<180°。
晶閘管的輸出電壓為介于導(dǎo)通角q 間的波形，改動q角的大小，就可以調(diào)度電機(jī)的輸入電壓。q 角與α角和φ角都有關(guān)，關(guān)于安穩(wěn)的負(fù)載阻抗，q角是常量，只需調(diào)整α角就可以改動晶閘管的輸出電壓，但電機(jī)的功率因數(shù)角是電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，在電機(jī)起動進(jìn)程中，跟著轉(zhuǎn)速的行進(jìn)，功率因數(shù)角在不斷改動，因此，對晶閘管觸發(fā)角α的調(diào)整要統(tǒng)籌φ角的改動情況。只需這樣，才調(diào)抵達(dá)使電機(jī)輸入電壓按預(yù)定規(guī)矩改動的目的。
4結(jié)束方案
在軟起動進(jìn)程中，DSP以電流過零點(diǎn)為觸發(fā)條件，DSP每檢測到一次電流過零點(diǎn)就會發(fā)一次觸發(fā)脈沖。首要根據(jù)電機(jī)的參數(shù)特性設(shè)定觸發(fā)角α的初始值，在起動進(jìn)程中，觸發(fā)角α不斷的前移，直到移動到功率因數(shù)角φ接連，此時觸發(fā)角的值等于功率因數(shù)角。這個時分宣告的觸發(fā)脈沖正好是在電流過零點(diǎn)處，也就是可晶閘管關(guān)斷的時刻。由于觸發(fā)脈沖具有一定寬度，可以持續(xù)到電流過零點(diǎn)往后，所以此時宣告的觸發(fā)脈沖會使晶閘管全壓導(dǎo)通。晶閘管全壓導(dǎo)通的時刻，也就是軟起動進(jìn)程結(jié)束的時分，此時就可以投切旁路真空接觸器，來短接晶閘管（可控硅模塊）。為了避免電流的二次沖擊，需要延時一段時刻后接連宣告觸發(fā)脈沖，此時整個軟起進(jìn)程完全結(jié)束。
5實(shí)習(xí)控制效果
這篇文章以功率因數(shù)角作為軟起動的控制根據(jù)，可以實(shí)時的跟蹤電機(jī)的功率因數(shù)的改動，根據(jù)功率因數(shù)的改動來調(diào)整觸發(fā)角度。所以大多數(shù)晶閘管（可控硅模塊）軟起動控制辦法選用此移相控制辦法。這篇文章所介紹的根據(jù)功率因數(shù)角移相的起動辦法，在實(shí)習(xí)運(yùn)用進(jìn)程中極好的結(jié)束了電機(jī)的滑潤起動，為用戶供應(yīng)了滿意的軟起動產(chǎn)品。
6結(jié)束語
這篇文章介紹了以功率因數(shù)角作為反響信號來控制電機(jī)的晶閘管（可控硅模塊）移相起動辦法，此控制戰(zhàn)略能更精確的判別出晶閘管的關(guān)斷時刻，由此可以更精確的宣告觸發(fā)脈沖來控制電機(jī)的軟起動進(jìn)程。
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