專利名稱：一種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種高壓電機啟動控制裝置，具體地是涉及高壓電機晶閘管移相調(diào)壓軟啟動裝置。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)有高壓電機軟啟動裝置有串入電抗器啟動裝置、自耦變壓器降壓啟動裝置、液態(tài)電阻軟啟動裝置、磁控軟起動裝置等，串入電抗器啟動裝置是在電機的定子回路串入一定值的電感，在電機起動結(jié)束后，再將電抗器切除，電機定子串聯(lián)固定電抗器起動的方法適應(yīng)性差，同時在電抗器被切除時，還存在二次的電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊。自耦變壓器降壓啟動裝置是由自耦變壓器的高壓繞組接電網(wǎng)，低壓繞組接電機，通過自耦變壓器逐步升高加到電機上的電壓，以限制電機的起動電流，用于起動的高壓自耦變壓器是有級的，而且不能全范圍改變電壓，在改變電壓級別和切除自耦變壓器時，都存在對電機的二次沖擊。并且裝置體積大，故障率較高，維護(hù)工作量大。液態(tài)電阻軟啟動裝置主要原理是在電源與被控電機之間串入一個特殊的液體電阻，通過控制液體電阻的阻值來限制電機的啟動電流，但其投入時電機的電流是階躍上升的，雖然減小了沖擊，但沖擊仍存在，液阻的負(fù)溫度系數(shù)特性同樣使其對連續(xù)起動的要求適應(yīng)性差；同時裝置體積大，對運行環(huán)境要求較高、且功耗十分巨大。磁控軟起動裝置是通過電力電子器件控制飽和電抗器的直流勵磁電流，來改變飽和電抗器電感值，從而達(dá)到改變電機起動電流，飽和電抗器具有較大的磁慣性，達(dá)到秒、級，使整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度慢，同時飽和電抗器的功率放大倍數(shù)約為20 50倍，系統(tǒng)仍需消耗較大的控制功耗。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型的目的是針對上述不足，提供一種體積小、功耗低、高靈敏度、受環(huán)境影響較小，啟動方式多樣，高可靠性、無觸點、免維護(hù)、無環(huán)境污染，安裝方便的高壓電機晶閘管固態(tài)軟啟動裝置。[0004]本實用新型的技術(shù)方案是高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置是，非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈分別與緊湊式功率驅(qū)動單元和旁路接觸單元相連接，緊湊式功率驅(qū)動單元和旁路接觸單元的另一端接高壓電動機，電壓電流信號采集系統(tǒng)與主控制單元的電壓電流信號檢測輸入端相連接，主控制單元的輸出端通過驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)與緊湊式功率驅(qū)動單元和旁路接觸單元的控制端相連接，通訊單元模塊與主控制單元的通訊接口端相連接。[0005]本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的電壓電流信號采集系統(tǒng)是由電壓互感器TV1 、TV2,高壓熔斷器FU1' FU2、FU3和電流互感器TA” TA2、TA3組成，電壓互感器TV1、TV2的原邊通過高壓熔斷器FUp FU2、FU3接高壓電源，付邊接主單元的輸入端。[0006]本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的緊湊式功率驅(qū)動單元是有十個晶閘管 SCRl SCR10,每兩個晶閘管反向并聯(lián)后串聯(lián)，一端接非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈，另一端接高壓電機，在串聯(lián)電路上并聯(lián)有瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置，在每兩個反并聯(lián)晶閘管上均并聯(lián)有靜態(tài)均壓電阻RP，動態(tài)均壓電阻Rl電容Cl以及過電壓保護(hù)電路三相回路連接方式相同。[0007]本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置是避雷器F'。[0008]本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的動態(tài)均壓電阻電容由電阻R和電容C串聯(lián)組成。[0009]本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的過電壓保護(hù)電路由電阻RX和放電管Ql并聯(lián)后與電阻RBl RB3串聯(lián)，再與電阻RX12和放電管Q12并聯(lián)電路串聯(lián)組成。[0010]本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的旁路接觸單元是帶閉鎖功能的高壓真空接觸器KM。[0011]本實用新型的有益效果是將非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈串入晶閘管控制單元的回路中，有效地的抑制電壓和電流的突變，同時遏制了外部瞬態(tài)遷躍干擾電壓對裝置的損壞；采用緊湊的功率驅(qū)動單元，將靜態(tài)參數(shù)一致的串并聯(lián)可控硅、觸發(fā)隔離板、動態(tài)靜態(tài)均壓回路集成為功率驅(qū)動單元，采用合理的布局，充分的考慮啟動過程中散熱及電氣隔離問題。采用多重電壓保護(hù)的設(shè)計方式，具備基本的動靜態(tài)均壓回路，保證施加在串聯(lián)晶閘管的電壓均衡；同時驅(qū)動隔離板中還采用P3100E_L為主要器件的過電壓觸發(fā)電路，保證晶閘管的工作電壓的相對穩(wěn)定及單只晶閘管的應(yīng)急觸發(fā)保護(hù)；并在晶閘管單元兩端并聯(lián)特定的瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置，有效地限制住可能出現(xiàn)的電壓瞬態(tài)突變，保證晶閘管單元整體的運行安全。采用兩級放大技術(shù)，將低電壓觸發(fā)信號經(jīng)放大功能單元電路板后放大為高速電流脈沖信號，再經(jīng)隔離驅(qū)動觸發(fā)驅(qū)動單元模塊，將觸發(fā)信號與高壓側(cè)觸發(fā)回路耦合，從而精確、實時控制晶閘管的工作狀態(tài)，保證了高低壓信號之間傳輸?shù)姆€(wěn)定性及整體設(shè)備的安全性，并采用電壓、電流雙反饋形式對輸出控制信號進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，使軟啟動裝置整體性能及啟動效果達(dá)到最理想狀態(tài)。


[0012]圖I為本實用新型的系統(tǒng)方框圖。[0013]圖2為本實用新型的電氣原理圖。[0014]圖3為本實用新型中緊湊式功率驅(qū)動單元的電氣原理圖。
具體實施方式
[0015]如圖I所示，本實用新型高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，包括非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈1，緊湊式功率驅(qū)動單元2，旁路接觸單元3，電壓電流信號采集系統(tǒng)4，主控制單元5， 驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)6，通訊單元模塊7。其連接關(guān)系為非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈I 分別與緊湊式功率驅(qū)動單元2和旁路接觸單元3相連接，緊湊式功率驅(qū)動單元2和旁路接觸單元3的另一端與高壓電動機8相連接組成一次主回路，電壓電流信號采集系統(tǒng)4與主控制單元5的電壓電流信號檢測輸入端相連接，主控制單元5的輸出驅(qū)動及旁路控制信號輸出端與驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)6的信號輸入端相連接，驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)6的驅(qū)動信號輸出端與緊湊式功率驅(qū)動單元2和旁路接觸單元3的控制端相連接，通訊單元模塊7 與主控制單元5的通訊接口端相連接組成二次控制單元。[0016]如圖2、3所示，旁路接觸單元3采用帶閉鎖裝置的高壓真空接觸器KM，電壓電流信號采集系統(tǒng)4是針對電動機8的工作參數(shù)配置的電壓互感器TVi、TV2和高壓熔斷器FUp FU2、FU3及電流互感器TApTA2、TA3 ;主控制單元5采用dsPIC30F5013單片機，通過輸出三相 SPWM信號進(jìn)行控制緊湊式功率驅(qū)動單元2 (PDU1、H)U2、PDU3)串并聯(lián)晶閘管SCR的導(dǎo)通角； 緊湊式功率驅(qū)動單元2包括有十個晶閘管SCRl SCR10，每兩個晶閘管反向并聯(lián)后串聯(lián)， 串聯(lián)電路的一端為輸入端，與非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈I連接，另一端為輸出端，與高壓電動機8連接，在晶閘管串并聯(lián)電路上并聯(lián)有瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置，瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置是避雷器FV1，在每兩個反并聯(lián)晶閘管上分別并聯(lián)有一個靜態(tài)均壓電阻RP，即 RPl RP5，在每兩個反并聯(lián)晶閘管上分別并聯(lián)有動態(tài)均壓電阻電容，動態(tài)均由電阻R和電容C串聯(lián)組成，即R1 R5和C1 C5，在每兩個反并聯(lián)晶閘管上還分別并聯(lián)有過壓保護(hù)電路， 過壓保護(hù)電路由電阻RX和放電管Ql并聯(lián)后與電阻RBl RB3串聯(lián)，再與電阻RX12和放電管Q12并聯(lián)電路串聯(lián)組成，上述電路為緊湊式功率驅(qū)動單元2—相的電連接關(guān)系，三相回路連接方式相同；驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)6采用已知的CT隔離技術(shù)，將三相30khz超音頻信號控制在場效應(yīng)管上，從而將觸發(fā)信號放大成高速電流脈沖信號，采用已知的CT電流隔離耦合技術(shù)將觸發(fā)信號耦合至晶閘管SCR的控制極，通訊單元模塊7采用已有的硬件電路來實現(xiàn)具體的功能，通過MODBUS協(xié)議、PR0FIBUS-DP協(xié)議進(jìn)行遙控、遙測。[0017]將非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈I串入晶閘管控制單元的回路中，有效地的抑制晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通瞬間的電流突變對晶閘管的沖擊損壞、強力的限制了晶閘管關(guān)斷截止瞬間的電壓突變對晶閘管的沖擊損壞、同時遏制了外部瞬態(tài)遷躍干擾電壓對晶閘管造成的損壞。 ①主體單元采用機械強度大、絕緣特性好、溫度特性突出的聚丙烯材料制作，采用倒模成型為可抽出式封閉的箱體；其正前方隔離驅(qū)動室采用尼龍螺絲固定隔離驅(qū)動板，在滿足電氣隔離基礎(chǔ)上設(shè)計觀察窗，方便使用人員觀察每個晶閘管工作狀態(tài)。②晶閘管組采用反并聯(lián)后串聯(lián)在一起，通過高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的環(huán)氧樹脂板固定成型為可插接進(jìn)主體單元的晶閘管單元。③無感電阻R和電容C串聯(lián)組成的動態(tài)均壓電路及靜態(tài)均壓電阻電路連接后集成在均壓單元模塊上，均壓單元模塊采用尼龍螺絲連接固定滑塊及固定連接均壓器件的聚丙烯材料主板，使得均壓單元可插接在主體單元上并方便的與晶閘管單元進(jìn)行連接。采用多重電壓保護(hù)的設(shè)計方式，具備基本的動靜態(tài)均壓回路，保證施加在串聯(lián)晶閘管的電壓均衡；同時驅(qū)動隔離板中還采用P3100E_L為主要器件的過電壓觸發(fā)電路，保證晶閘管的工作電壓的相對穩(wěn)定及單只晶閘管的應(yīng)急觸發(fā)保護(hù)；并在晶閘管單元兩端并聯(lián)特定的瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置，充分利用閥組件兩端的電壓特性，有效地限制住可能出現(xiàn)的電壓瞬態(tài)突變，保證晶閘管單元整體的運行安全。采用兩級放大技術(shù)，將低電壓觸發(fā)信號經(jīng)放大功能單元電路板后放大為高速電流脈沖信號，再經(jīng)隔離驅(qū)動觸發(fā)驅(qū)動單元模塊，將觸發(fā)信號與高壓側(cè)觸發(fā)回路耦合，從而精確、實時控制晶閘管的工作狀態(tài)，保證了高低壓信號之間傳輸?shù)姆€(wěn)定性及整體設(shè)備的安全性，并采用電壓、電流雙反饋形式對輸出控制信號進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，使軟啟動裝置整體性能及啟動效果達(dá)到最理想狀態(tài)。[0018]工作原理在高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置及電機回路準(zhǔn)備完成并接收到啟動信號后，三相中高壓交流電經(jīng)非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈1，通過緊湊式功率驅(qū)動單元2控制輸出啟動電流至電機8,當(dāng)啟動完成后由旁路接觸單元3導(dǎo)通并切除功率驅(qū)動單元2的驅(qū)動信號；在啟動過程中，主控制單元5實時監(jiān)測電壓電流信號采集系統(tǒng)4輸送來的電壓電流信號，并根據(jù)用戶設(shè)置參數(shù)實時調(diào)節(jié)輸出信號至驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)6，驅(qū)動信號放大隔離5系統(tǒng)6將主控制單元5輸送的信號進(jìn)行放大隔離送至湊式功率驅(qū)動單元2進(jìn)行控制輸出； 當(dāng)啟動完成時主控制單元5輸出旁路信號至放大隔離系統(tǒng)6，由放大隔離系統(tǒng)6將旁路信號送至旁路接觸單元3。在啟動及運行過程中，主控制單元5實時監(jiān)測啟動狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時如相序接反、進(jìn)線電壓過低、及啟動電流過大等，主控制單元5發(fā)送停止信號，并做故障記錄。在啟動及運行過程中，主控制單元5實時顯示實時運行數(shù)據(jù)，并通過通訊單元模塊7與其他現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遙測、遙控。
權(quán)利要求1.ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在干非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈(I)分別與緊湊式功率驅(qū)動單元(2)和旁路接觸単元(3)相連接，緊湊式功率驅(qū)動單元(2)和旁路接觸単元(3)的另一端接高壓電動機(8)，電壓電流信號采集系統(tǒng)(4)與主控制單元(5)的電壓電流信號檢測輸入端相連接，主控制單元(5)的輸出端通過驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)(6)與緊湊式功率驅(qū)動單元(2)和旁路接觸単元(3)的控制端相連接，通訊單元模塊(7)與主控制單元(5)的通訊接ロ端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在于所述的電壓電流信號采集系統(tǒng)(4)是由電壓互感器TVi >TV2和電流互感器TA1JA2JA3組成，電壓互感器TV1 ,TV2的原邊接高壓主回路，付邊接主単元(5)的電壓信號輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在于所述的緊湊式功率驅(qū)動單元(2)是有十個晶閘管SCRl SCR10，每兩個晶閘管反向并聯(lián)后串聯(lián)，一端接非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈(I)，另一端接聞壓電機(8),在串聯(lián)電路上并聯(lián)有瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置，在每兩個反并聯(lián)晶閘管上均并聯(lián)有靜態(tài)均壓電阻RP，動態(tài)均壓電阻電容以及過電壓保護(hù)電路三相回路連接方式相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在于所述的瞬態(tài)過電壓抑制自恢復(fù)裝置是避雷器F'。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在于所述的動態(tài)均壓電阻電容由電阻R和電容C串聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在于所述的過電壓保護(hù)電路由電阻RX和放電管Ql并聯(lián)后與電阻RBl RB3串聯(lián)，再與電阻RX12和放電管Q12并聯(lián)電路串聯(lián)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，其特征在于所述的旁路接觸單(3)元是帶閉鎖功能的高壓真空接觸器KM。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置，涉及一種高壓電機啟動裝置。它主要是解決已有的高壓電機軟啟動裝置存在體積大、故障率高，功耗高，受環(huán)境影響大，啟動不方便的問題。本實用新型的高壓晶閘管固態(tài)軟啟動裝置是，非晶體材料無導(dǎo)磁空心線圈分別與緊湊式功率驅(qū)動單元和旁路接觸單元相連接，緊湊式功率驅(qū)動單元和旁路接觸單元的另一端接高壓電動機，電壓電流信號采集系統(tǒng)與主控制單元的電壓電流信號檢測輸入端相連接，主控制單元的輸出端通過驅(qū)動信號放大隔離系統(tǒng)與緊湊式功率驅(qū)動單元和旁路接觸單元的控制端相連接，通訊單元模塊與主控制單元的通訊接口端相連接。本實用新型通過單片機將檢測的電壓電流信號實時控制晶閘管的工作狀態(tài)，從而完成高壓電動機的啟動和運行，本實用新型體積小，功耗低，靈敏度高，受環(huán)境影響小，無觸點，無污染，啟動方便。
文檔編號H02P1/26GK202818181SQ201220339360
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者葛文剛, 李殿慶, 雷珺 申請人:襄陽安邁電氣有限公司