專(zhuān)利名稱(chēng)：多臺(tái)多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功率電機(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(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功
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(wèn)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(kāi)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(zhuān)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(wú)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(wú)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)使用的缺陷。 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(wú)級(jí)寬范圍調(diào)節(jié)超大型電 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，且性能可靠、價(jià)格低廉、短 路壓降較小、維護(hù)方便，晶閘管不需直接并聯(lián)。 本發(fā)明的技術(shù)方案是包含多臺(tái)多副繞組開(kāi)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(kāi) 關(guān)變壓器副邊首末端與經(jīng)晶閘管SCR(或全控型電力電子器件)構(gòu)成閉合回路，多臺(tái)多副繞 組開(kāi)關(guān)變壓器原邊末端相接后接高壓電動(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)，多臺(tái)多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器首端相 接后經(jīng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1接電網(wǎng)，運(yùn)行開(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器(副邊)開(kāi)路，多副繞組開(kāi)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(kāi)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(kāi))；當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器(副邊)短路，多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器呈短路 狀態(tài)，此時(shí)多副繞組開(kāi)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(guò)程中，由于晶閘管的控制使多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器只 工作于開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)，因此我們稱(chēng)這種軟起動(dòng)方式為多臺(tái)多副繞組開(kāi)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
3制。 多副繞組開(kāi)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，副邊短路這種工作狀態(tài)過(guò)去從未有人用過(guò)，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(kāi)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(jiǎn)單、性能價(jià)格比高、維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便、控制靈活。由于多
副繞組開(kāi)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(guó)標(biāo)要求。與
開(kāi)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(lái)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 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，TK1、TK2……是多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器，SCR1、SCR2……是晶閘管、QF1 是軟起動(dòng)開(kāi)關(guān)、QF2是電動(dòng)機(jī)M的運(yùn)行開(kāi)關(guān)；…TK的1端經(jīng)軟起動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1接于電網(wǎng)，TK 的2端與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(kāi)關(guān)QF2斷開(kāi)，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(wú)級(jí)的逐步增加輸出電壓，電機(jī)開(kāi) 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(kāi)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(wú)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(wú)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(wú)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(shuō)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(shuō)明書(shū)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)利要求一種由多臺(tái)多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，包括多臺(tái)三相多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器(TK)、正反并聯(lián)的晶閘管(SCR1、SCR2)或全控型電力電子器件、控制器(PLC或其它智能控制器)及觸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于每臺(tái)多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器的副邊經(jīng)晶閘管(SCR1、SCR2……)或全控型電力電子器件與末端構(gòu)成閉合回路，觸發(fā)一致性由觸發(fā)同步單元(FD)保證。斷路器、多臺(tái)多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器的原邊首端接在一起、末端接在一起再接大功率電機(jī)(M)，控制器及觸發(fā)系統(tǒng)對(duì)晶閘管(SCR1、SCR2……)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)超大功率電機(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(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，其特 征在于當(dāng)由它構(gòu)成軟起動(dòng)系統(tǒng)時(shí)還具有軟起動(dòng)開(kāi)關(guān)(QF1)和運(yùn)行開(kāi)關(guān)(QF2)，軟起動(dòng)開(kāi)關(guān) (QF1) —端接電網(wǎng)一端接多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用式的共同始端，運(yùn)行開(kāi)關(guān)(QF2) —端接 電網(wǎng)一端接高壓電動(dòng)機(jī)(M)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功率電機(jī)軟起動(dòng)裝置，其特 征在于控制器(PLC或其它智能控制器)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)合具體情況選擇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功率電機(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(lái)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(zhuān)利摘要本實(shí)用新型三相交流多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用式超大功率電機(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)超大功率電動(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(kāi)關(guān)變壓器(TK1、TK2……)、晶閘管(SCR1、SCR2……)或全控型電力電子器件、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(kāi)關(guān)QF1一端接電網(wǎng)一端接多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器并用的共同始端，多副繞組開(kāi)關(guān)變壓器副邊首末端與經(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(kāi)關(guān)變壓器并用的共同末端接高壓電動(dòng)機(jī)(M)，運(yùn)行開(kāi)關(guān)QF2一端接于電網(wǎng)一端接于高壓電動(dòng)機(jī)(M)?？刂破?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(wú)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(jiǎn)單、性能可靠、自身壓降小、成本低、使用維護(hù)方便，適合控制超大功率電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P1/28GK201536336SQ20092010082
公開(kāi)日2010年7月28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