晶闸管在软启动领域中的选择与应用

磁控软起动和晶闸管软起动比较一、软起动的概念：中高压电机软起动，是在中高压（主要指6KV、10KV）电动机起动过程中，随着电动机反电动势的不断建立，电机端电压由某一值逐渐平滑、无级的上升至全压，转速由零上升到额定转速，最后依靠旁路甩掉软起动控制装置。

二、软起动的作用大功率交流电机直接起动会产生一系列电气和机械问题。

电气方面有：1、起动时可达5-7倍的额定电流，造成电动机绕组电流引起过温，从而加速电机绝缘老化。

2、造成供电网络电压波动大，当电压≤0.85UN时，影响其他设备的正常使用。

机械方面有：1、过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的力，缩短使用寿命，影响精确度。

如使联轴器损坏、皮带撕裂等。

2、造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。

人们为了解决以上问题，不断的寻求解决起动问题的方法，例如采用自耦变压器降压起动、串联电抗器、液体电阻器、磁控电抗器等起动方式。

它们可设定起动时间、限流和各种保护值等。

平滑的起动特性和免维护等使其具有传统的起动方法无法比拟的优越性。

国内市场低压380V软起动主要是采用晶闸管降压软起动器，高压软起动主要采用传统有级软起动方法即磁控软起动，软起动的突出贡献在于作为降压器件是可以平滑无级改变的，这样的好处是：降低起动电流，减小电网压降，缩短起动时间，降低机械冲击。

对电机、电网和负载都有好处。

晶闸管软起动原理：利用晶闸管导通角的开通来实现软起动。

特点：通过SCR器件的串连走向高压，为此，需提高SCR器件的耐压等级和开关速度，改进触发与关断的同时性。

晶闸管软起动本身更适合于低压领域。

缺点：1、谐波大，强迫换相，产生大功率脉冲。

2、均压均流技术复杂，成本高，风险大。

3、由于串并联大量的晶闸管，所以故障点多，维修复杂，检修很频繁。

4、过载需加大额定电流倍率。

磁控软起动原理：是利用饱和电抗器的原理，在高导磁的闭合回路中，通过直流励磁平滑改变电抗器的电抗值，使电抗器两端电压由大到小平滑改变，从而完成电机平稳的起动过程。

TGQ-1晶闸管软起动器和各类软起动的比较一.软起动的作用大功率交流电机直接起动会产生一系列电气和机械问题。

电气方面有：1.起动时可达5-7倍的额定电流，造成电动机绕组因电流引起过温，从而加速绝缘老化。

2. 造成供电网络电压波动大，当电压≤0.85U N时，影响其他设备的正常使用。

机械方面有：1. 过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。

如使联轴器损坏、皮带撕裂等。

2. 造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。

人们为了解决以上问题，不断的寻求解决起动问题的方法，例如采用自耦变压器降压起动、串联电抗器、液体电阻器、磁控电抗器等起动方式。

晶闸管降压软起动是近年来出现的高科技产品，是计算机技术和电力技术相结合的产物，可以根据不同的应用情况设置初始转矩、起动时间、停机时间、限流和各种保护值等。

平滑的起动特性和免维护等使其具有传统软起动方法无法比拟的优越性。

国内市场低压380V软起动主要是采用晶闸管降压软起动器，中压软起动主要采用传统软起动方法，近年来采用液体电阻软起动器的比较多，也有部分采用进口公司如ABB、SIEMENS、摩托托尼、AB公司生产的晶闸管降压软起动器，但由于其价格昂贵，影响其大量推广使用。

二、软起动的分类软起动可分为有级和无级两类，前者的调节是分档的；后者的调节是连续的。

传统的软起动均是有级的，如星/角变换软起动，自耦变压器软起动，电抗器软起动等等。

本文关心的是无级类的：液阻软起动、磁控软起动和晶闸管软起动。

变频调速装置也是一种软起动装置，它是比较理想的一种，它可以在限流同时保持高的起动转矩，价格贵是制约其推广应用的主要因素。

在电动机定子回路，通过串入有限流作用的电力器件实现软起动，叫做降压或限流软起动。

它是软起动中的一个重要类别。

以限流器件划分，可分为：以电解液限流的液阻软起动，以晶闸管为限流器件的晶闸管软起动，以磁饱和电抗器为限流器件的磁控软起动。

软启动电路及原理一、软起动主电路图晶闸管降压软起动主电路如图所示,其中M是异步电动机,晶闸管KPl～KP6组成移相控制的三相交流调压电路,利用品闸管进行调压,其输出电压大小由晶闸管的导通角决定,而晶闸管的导通角又与其触发角有关;触发角越小,输出越大;因此,只需在电动机起动过程中通过控制晶闸管触发角的大小,不断改变晶闸管的导通角来改变输出电压波形,从而改变输出电压的有效值;随着输出电压的增加,电机转速不断上升;而电机定子电流的大小J下比于定子端电压,起动仞期,电机端电压较小,冲击电流电小,随着电机定子端电压的不断增加,定子电流也不断增加,最终达到额定转速,实现了电机的软起动;在每一瞬间,在三相交流调压电路中,至少要有两个器件导通,它们应处于不同的相,其中至少有一个是流向负载端,同时有另一个流向电源;在电路的正常工作状态下,6个晶闸管按照KPI、K_P2、KP3、KP4、KP5和KP6的顺序循环触发导通,而且相邻的两个晶闸管触发时刻之间相差600电角度;三相调压起动其实质是降压起动,与传统降压起动不同之处是无机械触点,起动电压和起动电流任意可调㈣;图中F为快速熔断器,RZ为压敏电阻,KP为晶闸管,另外还有并联于晶闸管两端的RC保护电路;理论上讲,本起动器可起动各种容量的三相异步电动机,针对不同的容量,软件控制思想均可不变,只要重新设计一下主电路即可,其中各元件的选择取决于被控电动机的容量;主电路图二、软启动触发电路如图,出发电路主要有监测、移相控制、脉冲串产生电路、触发驱动电路等组成;同步信号取于电源输入端R 、S 、T,即u i 、w V i v 、信号,三相交流电源经电阻2423987R R R R R 、与、、25R 、分压后,分别送往电压比较器U7A 、U7B 、U7C 反相输入端;三个电压比较器的同相端经29R 接在作星形连接252423R R 、、R 的公共端上,相当于接至三相交流电的中相点;各相交流电正向过零点时,对应的比较器输出低电平,驱动光电耦合器内发光二极管发光,光耦内的光电三极管导通,将低电平有效的同步信号送往单片机的P1.0、P1.1、P1.2输入端；而当交流电反相过零时,对应的比较器输出高电平送往单片机;同步波形如图 所示;由于比较器为单电源供电,故在其同相端加上了由稳压管2VZ 提供的5.1V 直流电压,建立了正常的工作点;采用比较器获取同步信号的方法具有很高的过零检测灵敏度;移相控制信号由80196看出KC单片机;单片机根据软启动器设置的启动方式,计算出移相控制角α值,在对应的相电源电压过零时,延迟α角由高速输出口HSO0、HSO1、HSO2、HSO3、HSO4、HSO5送出宽度为5ms的方波作为与非门U8A、U8B、U8C、U8D、U9A、U9D的门控信号;。

晶闸管软起动的原理及应用林燕一、引言1977年美国航空航天局(NASA)FrankNole工程师获得了一项节电器专利，初期称为“功率因数控制器”，此后又有许多公司和个人开发了十几种节电器。

1982年FrankNole又作了二点改进，一是省掉取样电阻而改为监视晶闸管两端电压，二是采取了反馈控制技术，使空载时电动机电压进一步减小，节电率大大提高，正式定名为“节电器”（POWERSAVER）。

我国也开发了节电器，但实际使用效果不佳，未能广泛推广使用。

1983年后，上海市相继引进了一系列的节电器产品，在对引进的节电器消化吸收的基础上，上海，西安等地研制出了新型节电器，其性能达到并超过引进的同类产品，为进一步推广节电器创造了条件，国内市场上从上世纪90年代开始把软启动器作为电机节能的首选产品。

晶闸管软起动产品问世不过30年左右的时间。

它是当今电力电子器件长足进步的结果。

10年前，电气工程界就有人指出，晶闸管软起动将引发软起动行业的一场革命。

晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业化。

它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。

二、晶闸管软起动的原理晶闸管软起动通过控制单元发出PWM波来控制晶闸管触发脉冲，以控制晶闸管的导通，从而实现对电机起动的控制。

在分析软起动原理之前先强调以下几个术语：(1)触发角α：指从晶闸管正向电压起到加触发脉冲为止的这一期间对应的电角度。

(2)导通角θ：指晶闸管在一个周期内导通的时间所对应的角度。

(3)续流角φ：感性负载电流滞后于它所对应的相电压的相角。

大功率晶闸管软启动参数一、晶闸管软启动概述晶闸管软启动技术是指在交流电源下，通过控制晶闸管的导通角度和半波周期内的导通时间，使电机在启动过程中逐渐加速达到额定转速的过程。

晶闸管软启动技术可以减小电机在启动时的冲击电流和机械振动，从而保护电机和设备。

二、晶闸管软启动参数1. 软起动时间：软起动时间是指从起始时刻到达额定转速所需的时间。

软起动时间应根据具体情况进行调整，一般情况下应控制在5-10秒之间。

2. 软起动电压：软起动电压是指在启动过程中逐步增加的电压值。

根据实际情况调整，一般情况下应控制在50%-70%之间。

3. 软起动斜率：软起动斜率是指从开始到达最高点时电压增加的速率。

斜率越大，则加速度越大，但也会带来更大的机械振动和噪音。

一般情况下，斜率应根据具体情况进行调整。

4. 软停止时间：软停止时间是指在停止过程中逐渐减小电压的时间。

软停止时间应根据具体情况进行调整，一般情况下应控制在5-10秒之间。

5. 软停止电压：软停止电压是指在停止过程中逐步降低的电压值。

根据实际情况调整，一般情况下应控制在50%-70%之间。

6. 软停止斜率：软停止斜率是指从开始到达最低点时电压减小的速率。

斜率越大，则减速度越大，但也会带来更大的机械振动和噪音。

一般情况下，斜率应根据具体情况进行调整。

7. 触发脉宽：触发脉宽是指晶闸管控制信号的脉宽。

触发脉宽越长，则晶闸管导通角度越大，启动时的冲击电流越小；反之，则启动时的冲击电流越大。

触发脉宽应根据具体情况进行调整。

8. 触发延迟角：触发延迟角是指晶闸管控制信号与交流电源波形之间的相位差。

触发延迟角越小，则晶闸管导通角度越大，启动时的冲击电流越小；反之，则启动时的冲击电流越大。

触发延迟角应根据具体情况进行调整。

三、晶闸管软启动的优点1. 减小了电机在启动过程中的冲击电流和机械振动，从而保护电机和设备。

2. 延长了电机的使用寿命，降低了维修成本。

3. 节约了能源，减少了能源消耗和排放。

利用晶闸管交流调压器实现大功率三相异步电动机的软启动收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知摘要：简述三相异步电动机因启动而产生的影响和破坏作用、常用启动方法及其弊端，提出利用晶闸管交流调压器实现软启动的研发课题。

本文介绍了晶闸管交流调压的原理，通过应用实例说明了利用该调压器实现软启动的可行性。

关键词：晶闸管交流调压器；大功率；三相异步电动机；软启动中图分类号：TM423 文献标识码：B三相交流异步电动机在启动时都会产生2~6倍于额定电流的启动电流。

对大功率电机来说，无疑会对电网、控制装置造成降压、跳闸等影响，同时也对电机本身的定子、转子的绝缘性能以及输出机械产生较大的破坏作用。

目前常用的Y△启动、自耦变压器启动和变频调速启动对大功率电机来说，Y△启动仍能产生较大的电流；自祸变压器启动具有启动不便、体积大、滑块触点氧化等缺点；而变频调速启动对于规律负载来说就显得“大材小用”了，且造价高昂。

随着可控硅技术的发展，利用晶闸管交流调压器实现大功率三相异步电动机的软启动，已成为国际上研发的课题之一。

一、调压原理利用相位控制实现电机的三相调压。

如图1所示，把三对反并联的晶闸管（或双向可控硅）与电机的三相输入端连接，三相电阻一电感负载是电动机的等效电路，此时负载可按Y或△连接。

此电路中由于没有中线，所以在工作时若要负载电流流通，至少要有两相构成通路。

为保证启动时两个晶闸管同时导通，及在感性负载与控制角较大时仍能保证不同相的正反向两个晶闸管同时导通，要求采用＞60°的宽脉冲角或双脉冲触发电路。

为保证输出电压对称并有一定的调节范围，要求晶闸管的触发信号除了与相应的交流电源有一致的相序外，各触发信号之间还须保持一定的相位关系。

这就要求三相调压电路中各晶闸管触发脉冲的序列应如图1中的KZ1、KZ2、KZ3、KZ4、KZ5、KZ6，相邻两个晶闸管的触发脉冲信号相位差为27π/3。

由于电机自感电势的作用，电流要滞后一个角度才能为零关断晶闸管。

晶闸管在电机软启动领域中的选择与应用一晶闸管产品特点简介从本世纪50 年代我国生产晶闸管器件问世以来经历了50 多年历史刚开始时制造工艺水平不成熟性能很不稳定那时有人称之为可怕硅现制造水平提高各种性能相当稳定已朝着大电流3000A 以上高电压6000V 以上方向发展。

英文为Thyristor,也称为可控硅Silicon Controlled Rectifier 它是一种具有P-N-P-N四层三个PN 结功率半导体器件它有三个电极阳极A 阴极K 控制门极G 是一种电流控制型器件要使其导通必须具备两个条件一是阳极电位高于阴极电位即正偏置二是控制门极施加足够功率和宽度触发脉冲信号晶闸管具有如下特点导通后控制门极触发信号撤去流过器件正向电流大于维持电流一般几十个毫安它还能导通也就是说关断触发信号来关断晶闸管是不行这点与IGBT GTR MOSFET 不同要想关断它必须将维持导通电流减小至维持电流以下需要进行强迫关断,即需关断时,对它施加反偏置电压(即反压) 直至其关断相对其他功率器件晶闸管因其具有低导通压降过流能力强耐冲击耐高压各种不同类型电力电子变换装置中被广泛使用交流电机软启动就是一个典型应用二晶闸管参数说明作为使用者来说要正确使用晶闸管首先就要对晶闸管各项电气参数有一个详细了解这样就可以正确选型但往往实际工作中大多数人并不完全了解如晶闸管额定电流标称是平均值概念实际工作中负载标称额定电流是有效值两者之间是有根本区别有必要对几个主要参数作出一些说明晶闸管额定电流平均值IT(AV) IF(AV)从图 a 中可以计算出额定通态电流平均值IT(AV)和正弦半波电流峰值Im 之间数学表达式为:1 单只晶闸管额定通态电流方均根值(即有效值) IRMS2 两只单独封装晶闸管反并联交流有效值:IRMS如图b 两只独立封装可控硅反并联后形成一个双向可控硅因双向可控硅晶闸管额定电流不能用平均值标称因流过电流为交流电平均值为零只能用交流有效值IRMS 标称由公式(1) 每个晶闸管半波峰值均为Im= IT(AV) 正负两个半波刚好组成一个完整正弦波该正弦波峰值为x IT(AV) 流过MTX 模块额定有效值(方均根值)π×IT(AV)IRMS= =2.22 IT(AV)--------------------------------(3)3 MTX 型号模块交流有效值IRMS如图c MTC 型号模块从外部将电极1 和2 联接一起后就是MTX 型号模块反并联形成一个双向可控硅晶闸管也只能用交流有效值IRMS 标称公式3 同样适用但考虑到MTX 内部每个晶闸管额定平均电流IT(AV)值是单独测试情况测,双管芯同时工作时(严格说相差10ms 交替导通),管芯之间热量相互会有一点影响故按IRMS=(1.6-2.0) IT(AV)考虑平均值和方均根(即有效值)为宜晶闸管耐压参数VDRM;VRRM; VDSM;VRSM晶闸管电压指标有断态正向不重复峰值电压VDSM 断态正向重复峰值电压VDRM 断态反向不重复峰值电压VRSM 断态反向重复峰值电压VRRM 以上概念中重复意味着晶闸管阴阳极承受电压一定漏电流范围内是可以重复施加不重复意味着晶闸管阴阳极承受电压最大峰值超过此最大值漏电流变大超过额定值室温和结温时漏电流额定值不一样讲耐压指标时不能脱离漏电流漏电流指标生产商产品说明书中或合格证中都给出了明确范围一般说室温漏电流2mA 以下结温漏电流20mA 以下对重复峰值电压和不重复峰值电压国外一般按VDRM= VDSM-100V VRSM= VRSM-100V标称国内一般按VDRM= VDSM-200V VRRM= VRSM-200V 或VDRM= VDSM 80-90 %VRRM= VRSM 80-90 %标称三晶闸管电机软起动中应用电机起动时起动电流一般为额定电流Ie 6-7 倍起动瞬间对电网冲击很大对变压器容量要求更高同时也对其它用电设备造成很大影响实际工作中容量超过7.5KW 电机都要求降压启动传统降压启动方式有磁控降压启动器自耦降压启动/Y 变换降压启动等那种方式对电网存一或两次大电流冲击采用晶闸管数字控制软启动器具有比上面介绍启动器更加优越好处主要表现降低电机起动电流降低配电容量避免增容投资降低起动机械应力延长电机及相关设备使用寿命起动参数可视负载调整易于改善工艺保护设备1 晶闸管电机软起动器工作原理晶闸管电机软起动器中应用是一种利用晶闸管进行交流调压应用利用晶闸管可以相控改变晶闸管导通相位角调压特点我们知道电机转子上力矩是与加定子上电压平方成正比改变加电机定子绕组上电压可改变电机转子上转矩可电机负载具体情况设定电机起动电流电机起动电流按与额定电流Ie 比例可设定电机起动电流为0.5 Ie; Ie;; 2 Ie; 3 Ie; 4 Ie 即限电流起动方式其工作原理如下图2 晶闸管选择晶闸管是电机软起动器中最关键功率器件整机装置是否工作可靠与正确选择晶闸管额定电流电压等参数有很大关系选型原则应该首先考虑工作可靠性即电流电压余量倍数必须足够其次应考虑经济性即性价比最后应考虑安装美观体积尽量减小等低压电机线电压为380V 晶闸管正反向重复额定电压VDRM VRSM 选择为1200V足够高压660V 电机则应至少选择电压为2200V 以上晶闸管高压1100V更高压电机晶闸管耐压至少选择电压为3500V 以上对晶闸管额定电流选择必须考虑电机额定工作电流一般来说三相电机每相额定电流有效值Ie 按Ie=(2.5-3) Pe(安培) 电机额定功率KW 即每一个千瓦KW相当于两个安培电流例如一个55KW 三相交流电机其每相额定电流有效值是110A考虑两倍以上放大余量选择额定平均电流为275A/2.22 125A 以上平板式晶闸管或选额定平均电流为275A/1.8 150A 以上晶闸管模块MTX 系列各系列电机对晶闸管选择列表如下仅供参考装置仅仅是用于电机软起动即装置带旁路接触器装置还用于电机节能经济运行即装置不带旁路接触器则对应电流值应按2 倍以上考虑还必须保证足够散热条件电机软起动装置中,多是采用两个独立晶闸管器件反并联组成交流相控调压正负半周各对应一个晶闸管工作对两个反并联器件参数一致性要求较高包括晶闸管触发参数维持电流参数等也都尽量要求挑选一致尽量让正负半波对称否则会有直流成分电流流过电机电机为线圈绕组负载为电感性过高直流份量会使电机定子发热严重会烧毁电机线圈绕组使电机报废从这点来看晶闸管模块管芯装配之前已进行过严格挑选其一致性有所保障另触发线路设计中尽量采用强触发方式以能兼容器件触发参数差异四晶闸管保护晶闸管击穿电压接近工作电压线路中产生过电压易造成器件电压热击穿同时其热容量小工作时自身发热严重不及时将这些热量排除器件内PN 结温Tj 势必超过晶闸管结温极限值一般TjMAX= 125Co ,造成晶闸管永久性损坏.,实际使用中除合理选择器件额定电压和额定电流值以外,还必须采取足够散热措施,保证器件长期可靠工作过电压保护凡超过正常工作时晶闸管应承受最大峰值电压称为过电压电路产生过电压外部原因主雷击电网电压激烈波动或干扰内部原因主电路状态发生变化时积累电磁能量不能及时消散产生原因可分为两类开关过电压和雷击干扰过电压必须采取必要措施使晶闸管承受过电压限制正反向不重复峰值电压VRSM VDSM 值以下晶闸管关断过电压换流过电压保护当晶闸管关断正向电流下降到零时管芯内部会残留许多载流子反向电压作用下会瞬间出现反向电流使残存载流子迅速消失形成极大di/dt 线路中串联电感很小反向电势V=-Ldi/dt,也能产生很高电压尖峰(或毛刺),这个尖峰电压超过晶闸管最大峰值,就会损坏器件。

晶闸管在电机控制系统中的应用在现代工业中，电机控制系统扮演着至关重要的角色。

晶闸管作为一种常用的电子器件，在电机控制系统中也有着广泛的应用。

本文将重点探讨晶闸管在电机控制系统中的应用，并探讨其作用和优势。

让我们来了解一下晶闸管的基本原理。

晶闸管是一种半导体器件，具有双向导通特性。

它由四层半导体材料组成，具有控制性能和放大性能。

通过控制晶闸管的触发角，可以实现对电路的开关控制，从而实现电机的启停和调速等功能。

在电机控制系统中，晶闸管主要用于调速和变频控制。

通过改变晶闸管的触发角，可以改变电路中的导通角度，从而改变电机的转速。

这种方法可以实现电机的无级调速，提高电机的运行效率和精度。

与传统的电阻调速和串联调速相比，晶闸管调速具有更高的精度和稳定性。

晶闸管还可以实现电机的反向运转。

在一些特殊的工况下，需要电机实现正反向的快速切换，这时晶闸管可以实现电机的快速反向运转，提高了电机的工作效率和生产效率。

除了调速和反向运转外，晶闸管还可以实现电机的软启动和软停止功能。

在电机启动和停止的过程中，往往会产生冲击电流和噪音，影响设备的寿命和稳定性。

通过晶闸管实现电机的软启动和软停止，可以有效减少这些问题，延长设备的使用寿命。

总的来说，晶闸管在电机控制系统中的应用非常广泛，可以实现电机的调速、反向运转、软启动和软停止等功能，提高了电机系统的工作效率和稳定性。

随着科技的不断发展，晶闸管在电机控制系统中的应用也将不断创新和完善，为工业生产带来更多的便利和效益。

希望本文能够帮助读者更好地了解晶闸管在电机控制系统中的应用，为相关领域的研究和应用提供一定的参考。