[實用新型]多臺多副繞組開關變壓器并用式超大功率電機軟起動裝置

有效

• 申請號: 200920100822.1
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN201536336U
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 孫向瑞
• 申請（專利權）人: 孫向瑞
• 主分類號: H02P1/28
• 分類號: H02P1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種多副繞組開關變壓器并用式超大功率電機軟起動裝置。

技術背景：

目前中高壓(1～35KV)大容量電動機軟起動需采用降壓起動或軟起動方式，用以減小電機起動時對電網及機械設備產生的沖擊。當前常采用的電機起動方式有液體電阻降壓起動方式、可控硅串聯軟起動方式、高壓變頻器軟起動方式等，以上各種方式各有弊端，采用液體電阻降壓起動方式存在體積大、維護工作量大、控制不準確、重復精度差、受環境影響大等問題；采用可控硅串聯軟起動方式存在可靠性低、諧波含量高等缺點；采用變頻軟起動方式雖較理想但存在價格昂貴、技術難度大、維護費用高、廣泛推廣較困難等缺陷。

我公司于2001年發明了開關變壓器式中高壓電動機軟起動及調速裝置(ZL專利號01259830.5)，它是對可控硅串聯式中高壓電動機軟起動裝置的改進，無需可控硅串聯，具有可靠性高、高次諧波對電源母線影響小、晶閘管觸發系統無須隔離等優點，但也具有大功率電機起動時需將晶閘管并聯使用的缺陷。

發明內容及有益效果：

本發明在于克服現有起動裝置的不足，提供一種可平滑無級寬范圍調節超大型電機起動電流、電壓的軟起動裝置，降低對電網及機械設備的沖擊，且性能可靠、價格低廉、短路壓降較小、維護方便，晶閘管不需直接并聯。

本發明的技術方案是：包含多臺多副繞組開關變壓器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)及觸發系統等。其特征在于：多副繞組開關變壓器副邊首末端與經晶閘管SCR(或全控型電力電子器件)構成閉合回路，多臺多副繞組開關變壓器原邊末端相接后接高壓電動機M，由控制器(PLC或其它智能控制器)及觸發系統對晶閘管進行相位控制。當由它構成軟起動系統時，多臺多副繞組開關變壓器首端相接后經起動開關QF1接電網，運行開關QF2一端接于電網一端接于高壓電動機M。

相位控制即控制器(PLC或其它智能控制器)輸出一個給定電壓加于相位觸發板及觸發同步單元，相位觸發板及觸發同步單元控制晶閘管在電源電壓的每半個周波內部份時間(控制角)截止其它時間(導通角)導通，改變給定電壓即可改變晶閘管的導通時間。當晶閘管截止時，多副繞組開關變壓器(副邊)開路，多副繞組開關變壓器呈空載狀態，此時電源電壓大部份加在多副繞組開關變壓器原邊上，電動機(M)端電壓很小(相當于電路斷開)；當晶閘管導通時，多副繞組開關變壓器(副邊)短路，多副繞組開關變壓器呈短路狀態，此時多副繞組開關變壓器上只呈現其短路阻抗電壓，電動機(M)端電壓很大(相當于電路接通)。當逐漸加大晶閘管的導通角時，宏覌上的電動機(M)端電壓逐漸加大，實現了電動機(M)的軟起動。在上述工作過程中，由于晶閘管的控制使多副繞組開關變壓器只工作于開、關兩種狀態，因此我們稱這種軟起動方式為多臺多副繞組開關變壓器式大功率電機軟起動。當采用全控型電力電子器件替換晶閘管時需對其進行脈沖寬度調制(PWM)控制。

多副繞組開關變壓器是一種特殊變壓器，在結構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過去從未有人用過，本發明打破了變壓器不能短路應用的傳統習慣、沖破了人們懼怕短路的思想束縛，具有開創性的意義。

本發明的優點在于：(1)電機軟起動電流在電機全壓直起電流的0～100％范圍內連續可調。(2)電機電壓在額定電壓的0～100％范圍內連續可調。(3)起動電壓、電流的調節可以采用斜坡式、恒值式、首脈沖等方式，在實際的軟起動中，往往采用分級恒流式軟起動，這樣可以把起動電流的最大值限制得最低。(4)因起動電流小，故減小了對機械設備及公共電網的沖擊。(5)結構簡單、性能價格比高、維護簡單、使用方便、控制靈活。由于多副繞組開關變壓器漏抗的濾波作用，高次諧波對電源母線的影響較小，能滿足國標要求。與開關變壓器式中高壓電動機軟起動裝置相比，具有適于更大功率等優點。

當負載的轉動慣量很大或電動機的容量很大時，為了滿足起動時間的要求，起動電流最大值往往仍然較大，如果此時電網容量有限則會使電壓波動率較大，為了減小電壓波動率可以采取在電源母線上加補償電容的辦法來減小進入電網母線的電流、減小電壓波動率。

附圖說明：

圖1是本發明的典型單線實例圖

圖2是帶有補償電容的典型單線實例圖

具體實施方式：