專利名稱：多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)
軟起動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前中高壓(1 35KV)大容量電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)需采用降壓起動(dòng)或軟起動(dòng)方式，用以
減小電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)及機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的沖擊。當(dāng)前常采用的電機(jī)起動(dòng)方式有液體電阻降
壓起動(dòng)方式、可控硅串聯(lián)軟起動(dòng)方式、高壓變頻器軟起動(dòng)方式等，以上各種方式各有弊端，
采用液體電阻降壓起動(dòng)方式存在體積大、維護(hù)工作量大、控制不準(zhǔn)確、重復(fù)精度差、受環(huán)境
影響大等問題；采用可控硅串聯(lián)軟起動(dòng)方式存在可靠性低、諧波含量高等缺點(diǎn)；采用變頻
軟起動(dòng)方式雖較理想但存在價(jià)格昂貴、技術(shù)難度大、維護(hù)費(fèi)用高、廣泛推廣較困難等缺陷。 我公司于2001年發(fā)明了開關(guān)變壓器式中高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)及調(diào)速裝置(ZL專利
號(hào)01259830. 5)，它是對(duì)可控硅串聯(lián)式中高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置的改進(jìn)，無需可控硅串聯(lián)，
具有可靠性高、高次諧波對(duì)電源母線影響小、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)無須隔離等優(yōu)點(diǎn)，但也具有大
功率電機(jī)起動(dòng)時(shí)需將晶閘管并聯(lián)使用的問題。 發(fā)明內(nèi)容及有益效果 本發(fā)明在于克服現(xiàn)有起動(dòng)裝置的不足，提供一種可平滑無級(jí)寬范圍調(diào)節(jié)大型電機(jī)起動(dòng)電流、電壓的軟起動(dòng)裝置，降低對(duì)電網(wǎng)及機(jī)械設(shè)備的沖擊，且性能客靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，晶閘管不需直接并聯(lián)使用等優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明的技術(shù)方案是包含多副繞組開關(guān)變壓器TK、晶閘管SCR(或全控型電力電子器件)及控制器(PLC或其它智能控制器)及觸發(fā)系統(tǒng)等。其特征在于多副繞組開關(guān)變壓器副邊每個(gè)繞組首末端與經(jīng)晶閘管SCR(或全控型電力電子器件)構(gòu)成閉合回路，多副繞組開關(guān)變壓器原邊末端接高壓電動(dòng)機(jī)M，由控制器(PLC或其它智能控制器)及觸發(fā)系統(tǒng)對(duì)晶閘管進(jìn)行相位控制。當(dāng)由它構(gòu)成軟起動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，多副繞組開關(guān)變壓器原邊首端經(jīng)起動(dòng)開關(guān)QF1接電網(wǎng)，運(yùn)行開關(guān)QF2 —端接于電網(wǎng)一端接于高壓電動(dòng)機(jī)M。 相位控制即控制器(PLC或其它智能控制器)輸出一個(gè)給定電壓加于相位觸發(fā)板及觸發(fā)同步單元，相位觸發(fā)板及觸發(fā)同步單元控制晶閘管在電源電壓的每半個(gè)周波內(nèi)部份時(shí)間(控制角)截止其它時(shí)間(導(dǎo)通角)導(dǎo)通，改變給定電壓即可改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間。當(dāng)晶閘管截止時(shí)，多副繞組開關(guān)變壓器(副邊)開路，多副繞組開關(guān)變壓器呈空載狀態(tài)，此時(shí)電源電壓大部份加在多副繞組開關(guān)變壓器原邊上，電動(dòng)機(jī)(M)端電壓很小(相當(dāng)于電路斷開)；當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，多副繞組開關(guān)變壓器(副邊)短路，多副繞組開關(guān)變壓器呈短路狀態(tài)，此時(shí)多副繞組開關(guān)變壓器上只呈現(xiàn)其短路阻抗電壓，電動(dòng)機(jī)(M)端電壓很大(相當(dāng)于電路接通)。當(dāng)逐漸加大晶閘管的導(dǎo)通角時(shí)，宏覌上的電動(dòng)機(jī)(M)端電壓逐漸加大，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)(M)的軟起動(dòng)。在上述工作過程中，由于晶閘管的控制使多副繞組開關(guān)變壓器只工作于開、關(guān)兩種狀態(tài)，因此我們稱這種軟起動(dòng)方式為多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)軟起動(dòng)。當(dāng)采用全控型電力電子器件替換晶閘管時(shí)需對(duì)其進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(P麗)控制。[0008] 多副繞組開關(guān)變壓器是一種特殊變壓器，在結(jié)構(gòu)上與普通變壓器有很大不同，副邊采用多副繞組用以方便裝置容量的拓展且不需要可控硅的直接并聯(lián)，變壓器副邊短路這種工作狀態(tài)過去從未有人用過，本發(fā)明打破了變壓器不能短路應(yīng)用的傳統(tǒng)習(xí)慣、沖破了人們懼怕短路的思想束縛，具有開創(chuàng)性的意義。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)電機(jī)軟起動(dòng)電流在電機(jī)全壓直起電流的0 100%范圍內(nèi)
連續(xù)可調(diào)。(2)電機(jī)電壓在額定電壓的0 100%范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。(3)起動(dòng)電壓、電流的
調(diào)節(jié)可以采用斜坡式、恒值式、首脈沖等方式，在實(shí)際的軟起動(dòng)中，往往采用分級(jí)恒流式軟
起動(dòng)，這樣可以把起動(dòng)電流的最大值限制得最低。(4)因起動(dòng)電流小，故減小了對(duì)機(jī)械設(shè)備
及公共電網(wǎng)的沖擊。(5)結(jié)構(gòu)簡單、性能價(jià)格比高、維護(hù)簡單、使用方便、控制靈活。由于多
副繞組開關(guān)變壓器漏抗的濾波作用，高次諧波對(duì)電源母線的影響較小，能滿足國標(biāo)要求。與
開關(guān)變壓器式中高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置相比，具有適于更大功率應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大或電動(dòng)機(jī)的容量很大時(shí)，為了滿足起動(dòng)時(shí)間的要求，起動(dòng)
電流最大值往往仍然較大，如果此時(shí)電網(wǎng)容量有限則會(huì)使電壓波動(dòng)率較大，為了減小電壓
波動(dòng)率可以采取在電源母線上加補(bǔ)償電容的辦法來減小進(jìn)入電網(wǎng)母線的電流、減小電壓波動(dòng)率。

圖1是本發(fā)明的典型單線實(shí)例圖[0012] 圖2是帶有補(bǔ)償電容的典型單線實(shí)例圖
具體實(shí)施方式
圖1的實(shí)例中，TK是多副繞組開關(guān)變壓器，SCR1、 SCR2……是晶閘管、QF1是軟起動(dòng)開關(guān)、QF2是電動(dòng)機(jī)M的運(yùn)行開關(guān)；TK的1端經(jīng)軟起動(dòng)開關(guān)QF1接于電網(wǎng)，TK的(1_2……n-2)端與(1-3……n-3)端與正反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成閉合回路，同時(shí)3端接待起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M。電機(jī)起動(dòng)時(shí)運(yùn)行開關(guān)QF2斷開，而QF1處于合閘狀態(tài)，控制器(PLC或其它智能控制器)收到QF1合閘后觸發(fā)晶閘管，此時(shí)控制晶閘管的導(dǎo)通角向電機(jī)端平滑無級(jí)的逐步增加輸出電壓，電機(jī)開始起動(dòng)并加速。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速或起動(dòng)電流下降至額定電流的0. 8倍時(shí)由控制系統(tǒng)發(fā)出QF2合閘指令，當(dāng)系統(tǒng)收到QF2合閘后延時(shí)斷開QF1，此時(shí)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行起動(dòng)結(jié)束。 圖2的實(shí)例中除以上描述系統(tǒng)接線方式以外在公共網(wǎng)側(cè)增設(shè)無功補(bǔ)償電容器C經(jīng)QF3接于電網(wǎng)，此種接線方式是為了給較大容量電機(jī)(或負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大)起動(dòng)時(shí)提供無功電流，進(jìn)一步的減小大容量電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)公共電網(wǎng)的電流沖擊，此電容的計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)能承受的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流計(jì)算，起動(dòng)時(shí)可逐級(jí)投入，起動(dòng)結(jié)束后可酌情留一定容量的電容器補(bǔ)償電機(jī)運(yùn)行時(shí)的無功電流。 上述描述的只是該發(fā)明的幾種具體實(shí)施方式
，各種舉例說明不對(duì)發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后對(duì)前述的具體實(shí)施方式
所做的修改或變形，都不背離發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求一種多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，包括三相多副繞組開關(guān)變壓器(TK)、正反并聯(lián)的晶閘管(SCR)或全控型電力電子器件、控制器及觸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于多副繞組開關(guān)變壓器副邊的每個(gè)繞組經(jīng)晶閘管(SCR11、SCR21……SCR1n、SCR2n)或全控型電力電子器件與末端構(gòu)成閉合回路，晶閘管觸發(fā)同步性由觸發(fā)同步單元(FD)保證，斷路器、多副繞組開關(guān)變壓器原邊及大功率電動(dòng)機(jī)(M)相串聯(lián)，構(gòu)成軟起動(dòng)系統(tǒng)時(shí)還具有軟起動(dòng)開關(guān)(QF1)和運(yùn)行開關(guān)(QF2)，軟起動(dòng)開關(guān)(QF1)一端接電網(wǎng)一端接多副繞組開關(guān)變壓器始端，運(yùn)行開關(guān)(QF2)一端接電網(wǎng)一端接高壓電動(dòng)機(jī)(M)，控制器及觸發(fā)系統(tǒng)對(duì)晶閘管(SCR11、SCR21……SCR1n、SCR2n)或全控型電力電子器件進(jìn)行相位控制或脈寬調(diào)制(PWM)控制即可調(diào)節(jié)大功率電動(dòng)機(jī)(M)的端電壓或電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，其特征在于 控制器及觸發(fā)系統(tǒng)與電壓傳感器和/或電流傳感器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制軟件結(jié)合具 體設(shè)備要求進(jìn)行選擇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，其特征在于 當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大時(shí)，可以采取在電源母線上加補(bǔ)償電容的辦法來減小進(jìn)入電網(wǎng)母線 的電流，以進(jìn)一步減小電壓波動(dòng)率。
專利摘要本實(shí)用新型三相交流多副繞組開關(guān)變壓器式大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。解決現(xiàn)有中高壓(1～35KV)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)設(shè)備受電力電子器件耐壓限制需串并聯(lián)及其它起動(dòng)設(shè)備體積較大、調(diào)節(jié)性能差等缺陷。本實(shí)用新型包括多副繞組開關(guān)變壓器(TK)、晶閘管(SCR1、SCR2……)或全控型電力電子器件、晶閘管觸發(fā)同步單元(FD)、斷路器(QF1、QF2)、控制器(PLC或其它智能控制器)及觸發(fā)系統(tǒng)。軟起動(dòng)開關(guān)QF1一端接電網(wǎng)一端接多副繞組開關(guān)變壓器始端，多副繞組開關(guān)變壓器副邊每個(gè)繞組首末端與經(jīng)晶閘管SCR(或全控型電力電子器件)構(gòu)成閉合回路，多副繞組開關(guān)變壓器原邊末端接高壓電動(dòng)機(jī)(M)，運(yùn)行開關(guān)QF2一端接于電網(wǎng)一端接于高壓電動(dòng)機(jī)(M)。控制器(PLC或其它智能控制器)及觸發(fā)系統(tǒng)對(duì)晶閘管進(jìn)行相位控制即可改變電動(dòng)機(jī)(M)的端電壓，從而實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。本實(shí)用新型可平滑無級(jí)地調(diào)節(jié)高壓電機(jī)的端電壓、電流，減小電網(wǎng)電壓波動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低、使用維護(hù)方便，適合控制大功率電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P1/28GK201528298SQ20092010082
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者孫向瑞 申請(qǐng)人:孫向瑞