变频器和软启动器的比较分析

变频器和软启动器的比较分析

摘要：变频技术在电子设备中的应用，为供电频率的转变和机电设备运转速度的调节提供了基础，减少了机电设备运行的负载和功耗，延长机电设备使用寿命的同时，又节约了电力资源，可谓一举两得。实现机电设备变频功能的主要技术是变频器的应用和软启动器的应用，虽然它们二者都能够对机电设备供电频率进行调节，但二者在机电设备中的应用及

其质量还是存在较大的差别，本文主要论述了变频器和软启动器的区别、优劣对比。

关键词：变频器；软启动器；区别；优劣

引言

变频器和软启动器在电动机开启方面都有调节控制作用，但两者的启动特性是不同的，在对比两种器件时，可以将此作为对照对象，此外还要从其他方面找出两者的不同之处。本文主要针对变频器和软启动器的区别进行分析。

一、变频器和软启动器的定义和作用

（一）软启动器定义及作用

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被软启动器是串接于电源与被控电机之间，通过微电脑控制其内部的晶闸管触发导通角实现交流调压，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流。避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时启动过程结束，为电机正常运行提供额定电压。 （二）变频器定义及作用

把电压、频率固定不变的交流电变换成电压、频率可变的交流电的变换器称为变频器。降低电机启动时造成的冲击载荷，控制电机速度，把启动时间拉长，把电流变平缓，达到软启动的目的，同时还能提高电网及电动机的效率。实际上，变频器主要用在节能方面，通过调节，改变输出电压、电流、频率。一般调速算的电机使用变频器。

二、软启动器与变频器工作原理

（一）软启动器工作原理

在三相电源与电机间串入三相反并联晶闸管(可控硅整流器)，利用晶闸管移相控制原理，启动时电机端电压随晶闸管的导通角从零逐渐上升，电机转速逐渐增大，直至达到满足启动转矩的要求而结束启动过程，此时旁路接触器接通(避免电机在运行中对电网形成谐波污染，延长晶闸管寿命)，电机进入稳态运行状态，停车时先切断旁路接触器，然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。启动时，使晶闸管的导通角从0开始，逐渐前移，电机的端电压从零开始，按照预设函数关系逐渐上升，直到达到满足启动转矩而是电动机顺利启动，再使电机全电压运行。从工作原理上看，软驱动器实际上是一个调压器，输出只改变电压，并没有改变频率。这一点与变频器不同。

（二）变频器工作原理

变频器就是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。而这其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电(及核心控制电路实现：交-直-交的过程)。而变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的PLC与变频器。

三、软启动器与变频器的启动特性

（一）软启动器启动特性 当前工业生产中使用的软启动器主要采用的是三相的交流调压电路，电源通过三相交流电为电机供电。电机启动时，三相交流调压电路中的输出电压开始改变，随之电机定子电流、转矩等物理量也开始发生改变，而后进入启动过程。此后，随着输出电压的逐渐增加，电机的运行速度也在逐渐加快，当转速达到固定值时，整个启动过程便结束。整个启动过程中控制交流调压电路晶闸管的方式主要有两种：一种是将晶闸管看作开关，在每一次电压周期中，在固定时刻连通电路与电源，改变时刻便可以实现调压，这种控制方式也被称为相位控制；另一种则是连接电源与负载电路形成周波，再断开一定周波数，而后通过改变接通与切断时间进行调压，即通过控制周波进行调压，因此这种控制方式也被称为通断控制。

（二）实际启动过程中，软启动器主要存在三种启动方式：

首先是限流启动，即限制电机的启动电流，这种启动方式主要适用于轻载启动设备，启动过程中可以直观的看到启动电流，但这种方式无法实现启动压降，不能充分控制压降空间，从而可能会损坏电机；其次是斜坡电压启动，这种启动方式主要适用于重载启动设备，启动时电压会由小至大逐渐上升，将传统降压启动由有级变为无级。同时，这种启动方法柔性较好且启动平滑，因而可以更好的保护拖动该系统，进而延长了电机的使用寿命，但它明显的缺点却是电流过大；最后是转矩加突跳控制启动，这种启动方式主要适用于惯量较大设备，主要是在电压斜坡控制的基础上加上一个电压突跳，比如风机负载等启动困难的设备等。启动过程中，突跳转矩会克服电机阻力矩，而后转矩会抛物线上升，进而缩短了启动时间。但突然起跳会为电网带去较大电流，进而会过度冲击电网。

（三）变频器启动特性

变频器启动主要以电压频率比例平滑上升为基本原则，启动过程中并无较大的转差功率，可以确保电机平稳启动，从而减轻了启动中的冲击压力，避免了启动消耗。变频器启动是一种综合技术，它主要建立于电子、自动化以及计算机技术的基础之上，但由直流电动阻力影响，电动机无法实现高速运转，比较特例的是异步电机，它不受上述因素的干扰，可以实现高速运转。除此之外，变频器还可以自由控制调速，可以实现电机的正反转切换。启动时，只需要改变变频器内部的开关顺序，不必担心因转换不当发生电机烧毁问题。因此变频器启动尅可以自由的进行启、停转换，可以适用各种环境。

四、变频器与软启动器其他区别

变频器与软启动器其他区别主要表现在以下方面：

（一）启动原理和调压调速功能实现路径不同变频器主要作用是变频，在变频中不仅可以降耗，还可以改变电机的运行速度，并且其开关顺序的改变可以使电机实现正反调速，电机的运行频率也可以通过此得到改变。软启动器在调速过程之前，需要先借助固态继电器，然后对其进行过零触发操作。

（二）变频器在对频率进行改变的过程中实现电动机转速调节，同时减少电机运行阻力，从而降低电机的能量消耗，所以变频器是具有节能环保作用的，但软启动器启动运行中，并没有体现这一理念。

（三）变频器虽然节能效果好，但其技术复杂，需要花费的成本很多，而软启动器价格低，虽然不节能，但对于一些企业来说，还是比较好的选择。

（四）变频器主要对速度进行调节控制，所以将其应用在变速装备中效果显著，而软启动器一般应用在功率比较大的设备，这种器件在电机启动过程中，电压一直呈上升状态，并且还会对电流进行控制，使其得到缓解，不会对充电网造成冲击。

结语：

传统的电机启动方式存在很多弊端，对大型生产企业与电网复杂企业来讲，传统启动方式不仅无法适应企业的生产进程，还损害了企业的经济利益。软启动方式不但可调启动参数，还可以解决启动设备冲击电网问题，具备保护、节能等优点，因此得到了广泛使用。但软启动也存在不能平稳启动等问题，而变频器则可以有效改善此问题，它可以通过数字化、信息化的控制体系为电动机提供更加全面的服务，进而多数企业利用变频器控制实现电机的软启动过程。

参考文献： [1]符志强.变频器和软启动器的对比研究[J].工程技术研究,2016,(05):92+94.

[2]李萍.变频器和软启动器的区别及优劣比较[J].科技与企业,2015,(05):227.

[3]刘利,王栋,杨润玲,周俊妮.电机软启动器节能运行功能及其应用研究[J].电气传动,2016,(04).

作者简介：

陈帅，1996年4月21日，男，汉族，甘肃玉门人，大学专科。主要研究方向：电气工程