压油电机软启动器的研究与设计

刘 伟

（吉林电子信息职业技术学院，吉林 吉林 132021）

压油电机软启动器的研究与设计

刘 伟

（吉林电子信息职业技术学院，吉林 吉林 132021）

目前随着各领域的生产机械不断发展，电厂对交流电机的启动性能要求也越来越高。文章针对电厂辅助设备所采用的交流电机在启动过程中出现的问题，提出了晶闸管调压启动控制方法。结果表明，此设计方法可以有效地减小启动电流和对电网的冲击。

软启动；压油电机；晶闸管

1 软启动器研究背景

为了保证系统安全可靠的运行，解决电机在启动过程中的电流冲击和转矩等问题，软启动器可以通过平滑的改变端子电压，实现无冲击的启动并保护电源系统及电动机。

2 晶闸管软启动类型

2.1 斜坡升压启动

该种启动方式是较为简单的启动类型，为开环控制。在应用当中，其将根据之前已经设定完毕的电压斜坡曲线产生触发角，并以此使时间能够同闸管导通角间的关系不断增加。在该种方式中，其对启动电流并不存在限制作用，则将因此对整个电网具有较大的冲击，仅仅适合应用在重载启动场合当中。

2.2 限流软启动

在该启动方式中，即在电动机启动当中做好启动电流的限制，保证其不会超出设定值。主要应用在降压以及轻载情况下。在启动过程中，输出电压将从最开始的0逐渐提升，直至电流能够达到之前设定的上限值，之后，则会在保证电流始终低于该上限值的情况下实现电压的升高，直至电压处于额定状态。在该种启动方式中，具有启动电流较小的特点，且能够根据电动机负载情况实现电流变化速率的设定，即当电流具有较大的上升速率时，则将在具有较大启动转矩的情况下在较短的时间内完成启动。对此，在实际对该种方式应用时，则需要在做好启动转矩控制的情况下做好电流冲击情况的防治，并合理做好限流值选取，非常适合应用在泵类负载以及风机等方面。

2.3 转矩控制软启动

该方式更多地应用在重载状态启动当中，即根据电动机转矩线性上升规律实现输出电压的控制。在实际应用中，其具有启动平滑、对拖动系统友好的特征，能够有效减少启动过程中对于电网产生的冲击，可以说是各方面较好的启动方式，其存在的缺点即启动时间相对其他方法较长。

2.4 转矩加突跳控制启动

在该方式中，其能够在较短的时间内启动，在使晶闸管同全导通非常接近的情况下启动电流，并使其能够在较短的时间当中达到设定值。该方式通过突跳转矩的应用实现拖动系统静转矩的克服，在以平滑方式实现转矩上升的情况下获得启动时间的缩短，非常适合应用在具有较大静摩擦力矩的情况下。而当突跳情况发生时，则会给电网发送尖脉冲，并因此对其余负荷产生干扰。

3 软启动的控制策略

随着科技的进步，在晶闸管软起动的控制系统里用到了越来越多的传统的PID控制，如图1所示。PID控制具有很多优点，例如较为简单、实现容易、效果好等，同时，这种算法原理相对来说通俗易懂，所表示的物理意义也较为直观，因此受到了广泛的欢迎，应用也越来越多。

图1 PID控制器系统

晶闸管在软起动时，图1里的“被控对象”表示的是交流调压电路，由系统分配输入量c的值，例如可将电机最大起动电流的设定值赋值给c。最理想的情况是：当电机起动时，让起动时的电流值恒定在这一值，也就是恒流的方式起动。i为定子电流，由系统输出，u是控制量，其物理意义是触发角，其值由下式确定：

4 控制系统设计

在需要用软起动器来启动三相异步电动机时，按图2所示的接法接入软起动器。在起动过程中，接触器KM2断开，KM1闭合，软起动器接入，由此信号使软启动器运行，用来进一步实现电动机的启动运行。经过运行一段时间后，交流电机进入正常状态，启动结束。自动断开软启动器，接触器KM2接通，从而实现三相异步电动机的安全启动运行。

图2 在启动三相异步电动机时接入软启动器示意

5 硬件结构

本软起动器的硬件系统如图3所示。其主要部分有主回路、控制回路、驱动电路和保护回路等。其中主回路采用3对反向并联的晶闸管和接触器构成，在控制策略上，使其改变双向晶闸管的导通角来控制加载在交流电动机端电压上；接触器的作用是当软启动完成后，三相电源切除双向晶闸管，在软停车时，将软起动装置接到主回路中，电动机端电压调节是通过控制晶闸管阀的导通角来实现软停车。控制回路和驱动保护回路包含了控制器、电压与电流信号检测电路、参数显示器、晶闸管触发系统、故障检测等。

6 结语

软启动器在本质上是一种调压装置，它具有软启动与软停车、节约能源、实时监测及各种保护等功能，未来发展将更加智能化和多功能化。

图3 软起动器的硬件系统示意

[1]范璟.软启动器电动机的应用[J].西安文理学院学报（自然科学版），2009（3）：102-104.

[2]蒋晓雁.几种常见的软启动技术及其特性比较[J].榆林学院学报，2009（6）：41-42.

[3]王毅，赵凯歧，徐殿国.基于DSP的三相异步电机软起动控制器[J].中小型电机，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

吉林电子信息职业技术学院项目课题（院级项目）；项目名称：压油电机软启动器的控制方法研究；项目编号：JDZY201503。

刘伟（1982— ），女，吉林吉林，讲师；研究方向：电气工程，自动化。