晶闸管在高压软起动中的选型及应用

中心议题：

• 晶闸管电机软起动器工作原理
• 晶闸管的选型
• 晶闸管的过压、过流、过热保护设计

随着国民经济的高速发展，高压电动机的数量不断增加。由于大电机直接起动时的电流为额定电流的5～7倍，而启动转矩只有额定转矩的0.4～1.6倍。它在电网条件（电机启动时的电网压降小于10%）和工艺条件（启动转矩满足）允许的情况下，可以直接启动。但过大的启动电流、过小的启动转矩和过长的启动时间给电机和电网造成了极大的危害。常导致电网电压、谐波电压波动的增大，以至前级跳闸，大大地增加了电网的负担及电网污染，严重影响电网的安全运行。同时，也对自身造成了很大伤害。因此，必须在电源和电机之间串入软起动器来解决这些问题。

晶闸管电机软起动器的出现，很好的解决了以上问题，它弥补了传统软起动器的各种不足，很好地降低了电机的起动电流，降低了配电容量，延长了电机及相关设备的使用寿命。起动参数可视负载调整，易于维护。

1晶闸管电机软起动器工作原理

晶闸管在高压电机软起动器中的应用是一种利用晶闸管进行交流调压的应用。利用晶闸管可以相控改变晶闸管导通的相位角来调节电压。

晶闸管移相式软起动器是改变正弦交流电压的波形，使之变为非正弦脉冲式交流电，通过调节其占空比，如图1所示。

图1 移相式调压

注释：
（1）α：控制角。指触发脉冲的加入时间。
（2）q：导通角。每半个周期晶闸管导通角度。控制角越大，导通角越小，它们的和为定值α+q=p。它改变交流电的平均电压，其平均电压是可控的、平滑变化的。

2 晶闸管的选型

晶闸管是电机软起动器中最关键的功率器件，整机装置是否工作可靠与正确选择晶闸管额定电流、额定电压等参数有很大的关系。选型的原则应该首先考虑工作可靠性，即电流、电压必须有足够的余量倍数。其次应考虑经济性即性价比，最后应考虑安装美观、体积尽量减小等。

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联起来。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）。这样对于每只晶闸管来说所承受的电压约为2000v，所以所选择的晶闸管的正反向不重复额定电压vdsm、vrsm应为6500v以上。

对晶闸管额定电流的选择，必须考虑电机的额定工作电流。一般来说，晶闸管的电流应是电机额定电流的3~4倍。

在晶闸管高压电机软起动装置中，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。包括晶闸管触发参数，维持电流参数等也都尽量要求挑选一致。尽量让正负半波对称，否则会有直流成分电流流过电机。由于电机为绕组负载为电感性的，因此过高的直流份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。