CMV高压固态软起动装置工作原理.doc

CMV晶闸管高压固态软起动装置的应用摘要：本文介绍了由西安西驰电气有限责任公司自主研发的CMV系列高压大功率交流电动机固态软起动装置的工作原理、指出该装置的技术特点，为高压电机起动设备的选择提供了参考依据。 0、引言高压大功率交流电动机软起动装置是西安西驰电气有限责任公司应用先进的电力电子技术、电力拖动技术及数字微处理器技术成果，并采用具有专利技术的高压可控硅串联技术、模块化的光纤传送技术以及完善的保护技术，集国内外同类产品的优点于一体，并根据客户的需求而开发的新一代高科技产品。高压大功率交流异步电动机软起动装置可广泛应用于石油化工、电力工业、冶金钢铁、城市建设等行业的各种锅炉鼓风机、引风机、油泵、特种泵、水泵、轧机、卷扬机、球磨机、运输机械类设备等领域的高压大功率交流电动机的起动和停车运行。该装置在电动机起动时，利用先进的可控硅移相调压技术，闭环调节输出到电机的电压和电流从而减小电机起动过程中由于过电流引起的电网波动和机械冲击，使电机平稳起动。1、软起动装置的特点1.1、可靠性高u 采用32位ARM核微控制器执行中心控制，控制实时高效、显示直观、可靠性高、稳定性好。u 半导体器件经严格筛选老化后投入生产。检测手段完善：静态自检、运行中动态检测。u 采用先进的晶闸管串并联和动静态均压技术，控制简单，调节方便，整机应用灵活，运行可靠。u 强弱电间隔离完善，系统强弱电间采用光纤隔离，避免了强弱电间的相互干扰，增强了系统工作的可靠性。1.2、功能齐全u 可选的多种停车方式：自由停车、软停车、制动刹车，软停+制动刹车。软停车功能有效避免了因紧急停车而造成的水锤效应。u 任意可选的多种软起动功能，包括限流软起动、电压线性曲线起动、电压指数曲线起动、电流线性曲线起动，电流指数曲线起动、带突跳功能的软起动等。 u 完善的保护功能：包括缺相、运行过流、相电流不平衡、过载、欠载、起动超时、过压、欠压、相序、接地保护等；同时在人机界面上给出详细的故障信息，利于操作人员维护处理。u 旁路功能：在电动机起动完成后，将切换到旁路状态，降低了整机的功耗，保证系统可靠运行。在有多台电机且不需要同时起动的场合，可设计为一拖多方案，为用户节省预算和生产成本。 1.3、结构设计合理u 采用独特的散热片专利设计技术，使晶闸管部件得到有效冷却。u 独特的高压、低压仓室设计，确保高低压完全隔离，绝缘等级高，操作安全。u 整体设计合理，结构紧凑，体积小，节省空间，便于安装。1.4、可在线监测电机的运行参数u 电机额定电流、平均电流、三相电流、输出电压、模拟输出值、起动倒计时时间、刹车倒计时时间。u 可通过标准的Modbus协议进行软起动装置远程控制及对设备运行状态的远程监测。2、软起动装置的工作原理通过控制可控硅的导通角以实现对交流三相电源进行斩波，控制输出电压的幅值。电机起动过程中，该装置按照设定的起动曲线增加电机的端电压使电机平滑加速。电机达到正常转速后，旁路接触器接通。起动完毕后，软起动装置继续监控电机并提供故障保护。在软停车阶段，装置平滑地降低电机的端电压直到电机停机。系统工作原理图如图(1)所示。图(1)2.1、晶闸管的选型 晶闸管是电机软起动装置中的最关键功率器件，整机装置是否工作可靠与正确选择晶闸管额定电流、额定电压等有很大的关系。对于6KV、10KV的高压电机，由于电压高，所以需要将晶闸管反并联后再串起来。6KV每相需要6只晶闸管(2只反并联后3组串联)，10KV每相需要10只晶闸管(2只反并联后5组串联)。晶闸管软起动装置中，采用2个独立晶闸管器件反并联组成的交流相控调压，正负半周各对应1个晶闸管工作，因此对2个反并联器件参数的一致性要求较高。尽量让正、负半波对称，否则会有直流成分电流流过电机。由于电机绕组为电感性，因此高的直流分量会使得电机定子发热严重，甚至会烧毁电机绕组，从而使电机报废。2.2、软起动装置主要组成部分软起动装置可划分为功率回路、触发系统、控制和保护系统、人机界面四个部分。2.2.1、功率回路主要由进线接触器、高压可控硅串、并联阀组和旁路接触器组成，其中高压可控硅串、并联阀组是功率变换执行部件，由多只可控硅串并联组成，并辅以RC吸收、均压箝位电路，保证其在高压环境中的可靠性。2.2.2、触发系统晶闸管触发电路是系统稳定可靠的关键部分，CMV系列触发系统具有以下几个独特的优点：u 采用中高压侧触发能量耦合获取单元技术，很好地解决了多管串联的同步导通及多个串联晶闸管之间及其与控制低压侧之间的隔离强度。u 晶闸管是一种电流控制型的双极型半导体器件，它求门极驱动单元类似于一个电流源能向晶闸管的门极提供一个特别陡直的尖峰电流脉冲以保证在任何时刻均能可靠触发晶闸管。而我公司采用的强触发脉冲信号使得可控硅导通不受噪声信号的影响，以保证不产生误触发。CMV系列触发波形如图(2)所示：图(2)u 根据输出电流和电压反馈的闭环触发控制方式，使得电机起动平滑、保护完善。u 触发电路采用光纤进行触发信号的传输、使得高低压做到可靠隔离。2.2.3、人机界面人机界面由液晶显示器和键盘组成。用以实现用户的参数设置、选择起动方式、显示设备的运行状态等，为用户提供简单易用的人机界面。可选的触摸屏显示界面，使得操作更加灵活、便捷。3、结语C