高壓固態(tài)軟起動工作原理
結(jié)構(gòu)
完整的HPMV系列的軟起動器是一個標(biāo)準(zhǔn)的電機起動控制器，用來保護(hù)和控制中、高壓交流電機。完整的HPMV包括：隔離開關(guān)、保險絲、主真空接觸器、控制變壓器、控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。軟起動部分僅包括：控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。
A、隔離開關(guān)：在起動器的輸入電源部分裝有一個允許電機直接帶負(fù)載起動的隔離開關(guān)。這個隔離開關(guān)具有負(fù)載短路時起動和帶負(fù)載停機的過載能力。其大設(shè)計值是：5KV隔離開關(guān)使用2300-4160V的起動器，7.2KV用于6000-7200V起動器，而15KV用于10-14KV的軟起動器。當(dāng)隔離開關(guān)合閘時無法把控制柜高壓部件部分的門打開。隔離開關(guān)帶有連鎖裝置，只有當(dāng)隔離開關(guān)切斷電源時才可以打開機柜的門。同樣情況當(dāng)機柜被打開時隔離開關(guān)也無法合閘。隔離開關(guān)上的機械連鎖裝置使中壓電源被有效的連鎖住，以保證操作安全。在控制的中高壓輸入電源部分裝有一個可視窗口，不用打開機柜門就可以觀察離合開關(guān)的閘刀是處于分離或合閘狀態(tài)。當(dāng)隔離開關(guān)在分離狀態(tài)時有一個分離的刀臂通過機械裝置與地相連接（對于14KV是選項部分）。
B、電源保險絲：對于標(biāo)準(zhǔn)的控制器在每相輸入電源中裝有保險絲進(jìn)行初級的電源限流。典型的6900V以下的保險絲是ANSI標(biāo)準(zhǔn)R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標(biāo)準(zhǔn)E型保險絲。保險絲的選擇是根據(jù)電機的堵轉(zhuǎn)電流和所對應(yīng)的固態(tài)起動器的過載繼電器。保險絲和過載保護(hù)是設(shè)計用來防止較低和中等級的故障。這可以防止過載電流超過繼電器額定值，以對較高的超過繼電器保護(hù)范圍的故障進(jìn)行有效的保護(hù)。熔斷器的支架上帶有保險絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當(dāng)三相中有一相保險絲開路時會自動斷開全部三相電源。
C、SCR電源器件：在每相中是用一對相同參數(shù)的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達(dá)到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求。對SCR進(jìn)行串聯(lián)，其串聯(lián)數(shù)如①400A，電壓3300V串聯(lián)SCR對數(shù)2對， SCR總數(shù)12，②600A，電壓6000V串聯(lián)SCR對數(shù)6對， SCR總數(shù)36
D、RC吸收網(wǎng)絡(luò)：RC吸收網(wǎng)絡(luò)提供瞬間電壓保護(hù)電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。
E、觸發(fā)電路：SCR是用一個持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，這個電路是采用光纖和脈沖變壓器進(jìn)行隔離。
F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來切斷主電源和SCR回路的，其電壓比率是：5KV用于2300—4160V，7.2KV用于6000—7200V，15KV用于10—15KV的軟起動器。
應(yīng)用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動次數(shù)能夠達(dá)到設(shè)計時非負(fù)載狀態(tài)下的使用壽命。主真空接觸器是設(shè)計在大起動比率，旁路接觸器是設(shè)計在緊急起動的比率。10-15KV 600A的起動器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個控制裝置有兩個指示燈、三個電流計時器、電流過流繼電器，并且有一個電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個指示燈和一個電容跳閘元件。
電子控制系統(tǒng)
HPMV系列電子控制電路分為低壓、中高壓兩部分，并隔離成兩個獨立的部分。低壓電子部分包括控制界面和接口，CPU和主電源板是安裝在低壓控制室中。
A、CPU主控板：CPU板上裝有微處理器和通訊處理器，CPU決定各種操作功能，根據(jù)用戶的設(shè)定程序和檢測反饋信號來進(jìn)行控制，CPU主板上裝有EPROM、EEPROM和DRAM寄存器，以及模擬和數(shù)字接口。
B、主電源板：也稱為主觸發(fā)板，它包括數(shù)字輸入輸出繼電器和接口，并連接到TCB板上，它控制旁路隔離接觸器的動作順序和SCR的觸發(fā)，這個板子上產(chǎn)生全部觸發(fā)信號和接收來自光纖隔離的反饋信號，把模擬信號轉(zhuǎn)換為CPU的數(shù)字信號，這些觸發(fā)脈沖也是利用光纖對中高壓環(huán)境進(jìn)行隔離。
C、電壓、電子控制部分：中高壓主電源應(yīng)在TCB、觸發(fā)驅(qū)動器和TEMP/CT控制板工作之前斷開。
D、TCB（Terminal and Control Board）終端控制板是用戶的接線板，為了滿足UL安全標(biāo)準(zhǔn)，它位于中壓部分，但是并沒有實際和中壓部分聯(lián)結(jié)，只是和接觸器的控制線圈有連接，這個板子上包括用戶接線端子排、輸出繼電器（全部相同）輸入和控制電源接線、并且包括時間繼電器用于功率因數(shù)調(diào)整繼電器和其它外部元件。
E、觸發(fā)驅(qū)動板：位于SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板通過光纖進(jìn)行通訊聯(lián)系，通過脈沖變壓器把觸發(fā)脈沖信號進(jìn)行放大來觸發(fā)SCR，在每個SCR模塊中每一對SCR使用一個觸發(fā)驅(qū)動電路板。
F、TEMP/CT：溫度控制板和電流互感器板子是裝在SCR模塊組件上，通過光纖把散熱器溫度和電流信號送到主電源板。
原理
HPMV的控制核心是微處理器CPU。這個微處理控制系統(tǒng)可以對電機進(jìn)行起動和保護(hù)。CPU對SCR進(jìn)行相角觸發(fā)控制以降低加在電機上的電壓，然后通過慢慢的控制加在電機上的電壓和電流平滑的增加電機轉(zhuǎn)矩，直到電機加速到全速運行。這種起動方式可以降低電機的起動沖擊電流，減少對電網(wǎng)和電機自身的沖擊。同時也減少了對聯(lián)在電機上機械負(fù)載裝置的機械沖擊，以延長設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機檢修時間。
A、加速模式：HPMV提供了幾種加速模式，你可以根據(jù)感應(yīng)電機的負(fù)載情況選擇合適的起動曲線。
出廠設(shè)置為具有限流功能的電壓斜坡，也是可靠的起動模式，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場合。初始轉(zhuǎn)矩設(shè)定為電機剛好能帶動負(fù)載轉(zhuǎn)動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的斜坡時間和電機起動電流范圍內(nèi)，使電機平滑到全速運轉(zhuǎn)。下面三種起動狀態(tài)的分析：
a、 如果電機在軟起斜坡結(jié)束前達(dá)到全速運行，自動反震蕩電路將會自動的把全壓加到電機上而使斜坡時間不再起作用。可以防止任何的浪涌電流或電機轉(zhuǎn)矩的脈動。這種情況通常可能會發(fā)生在負(fù)載沒有加在電機上而電機工作在減壓和低轉(zhuǎn)矩的電機起動過程中。
b、 如果電機在斜坡時間結(jié)束前，沒有達(dá)到全速運行，電流限流設(shè)定將會按比率的控制大輸出轉(zhuǎn)矩,
HPMV的反饋傳感器會自動的防止電機過載失速或超過加速設(shè)定時間的故障發(fā)生。
c、 限流功能對于電機從電網(wǎng)或發(fā)電機中吸取一定數(shù)量的電流提供了有效的手段和控制方式，當(dāng)電機起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到限定的起動電流值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩后，就會自動的保持這個轉(zhuǎn)矩和電流運行，電流限流值不受設(shè)定斜坡時間的影響，直到電機達(dá)到全速運行為止。當(dāng)電機達(dá)到全速運行后，電機電流降到正常全速運行的電流值，HPMVK中、高壓軟起動器有一個全速運行狀態(tài)輸出繼電器，從而使旁路高壓真空接觸器閉合，使電機電流經(jīng)旁路接觸器，從而防止SCR導(dǎo)通所產(chǎn)生的壓降引起的熱損耗，提高了工作效率及可靠性。MPMV是工作在全壓狀態(tài)下，正如其它起動器一樣，在電機軟起動后，電網(wǎng)電壓直接加到電機上，但是優(yōu)于其它起動方式之處在于HPMV具有全電子保護(hù)功能，它的靈敏度和對故障保護(hù)反映速度是用毫秒來計算，這是常規(guī)的電機起動和保護(hù)器無法比擬的。
B、HPMV中、高壓軟起動器的其它起動方式：
電流斜坡：使用電流閉環(huán)反饋可以進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使輸出轉(zhuǎn)矩線性增加到大值。
恒流控制：起動時，電流快速增加到限定值，一直到電機全速運行。
用戶自定義曲線：用戶可以自定義一個轉(zhuǎn)矩與時間的起動曲線。當(dāng)電機起動時可以完全按照你所定義的曲線加速。
速度反饋斜坡控制：用一個來自電機或負(fù)載的速度信號作為反饋量對電機進(jìn)行閉環(huán)斜坡軟停。（選項）
減速模式：HPMV提供軟停機功能，當(dāng)停止信號發(fā)出時，同時給電機加一個逐漸減小的電壓使電機平滑停機，這和電力剎車不同，實際上軟停車會增加電機的停車時間。這個功能適用于水泵停機控制，以減小水錘現(xiàn)象和對機械結(jié)構(gòu)的損壞及沖擊。
觸發(fā)電路
可控硅觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵部分，HPMV觸發(fā)電路包括幾個獨特的優(yōu)點，具有抗噪聲干擾，可以工作在惡劣的工作環(huán)境和長久的使用壽命，他不受現(xiàn)場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關(guān)的快速通斷而產(chǎn)生影響，這些特性包括：
A、自動同步的觸發(fā)脈沖以保證每相的導(dǎo)通角的觸發(fā)點相同從而不產(chǎn)生誤觸發(fā)，這特性適合那些小型工廠自備的發(fā)電機設(shè)備，MVC PLUS系列可以放心的使用于波動較大且不穩(wěn)定的電源。
B、穩(wěn)定可靠的觸發(fā)脈沖信號可以在270度的導(dǎo)通角范圍內(nèi)可靠的使可控硅導(dǎo)通并且不受噪聲信號的影響，以保證不產(chǎn)生誤觸發(fā)。
C、閉環(huán)觸發(fā)控制方式是根據(jù)輸出電流和電壓反饋進(jìn)行平滑的軟起動，以防止由于起動時相間的不平衡而引起電機過熱。
D、觸發(fā)信號用脈沖變壓器隔離特殊設(shè)計的三相120V低壓控制電源變壓器以確保檢測、觸發(fā)板和來自于輸入中壓電源的噪聲和干擾進(jìn)行隔離，使用具有高絕緣特性的28VAC電源供給脈沖觸發(fā)電路，一個獨立的控制電源變壓器經(jīng)磁隔離后用于所有的低壓電路和CPU。
E、光導(dǎo)纖維隔離用于中壓電源和全部低壓系統(tǒng)之間，在通過CT隔離的信號再通過光導(dǎo)纖維隔離以達(dá)到大限度的隔離和確保安全