专利名称：一种电抗器调压软起动主回路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压无功调节技术，具体来说涉及一种电抗器调压软起动主回路，属于高压电动机降压软启动技术领域。
背景技术：
电机直接通电的硬启动方式，会产生各种危害，因此，从上世纪50年代初开始，传统的自补偿器就一直占据着电机起动装置领域的主导地位。到了上世纪80年代，软启动器已开始逐步取代了自补偿器。早前的软启动，采用的是电抗器或自耦变压器方式，如中国专利公告号CN2152343，公告日1994年I月5日，实用新型名称《高压电动机电抗起动器》，其采用三个电抗器分别串接在三相主回路与高压电动机之间，起到降压起动的作用。但是，由于电抗器 本体参数是不能改变的，电机的端电压不能现场进行调整，所以在现场应用具有很大的局限性。如果电机端电压过低，则电机起动力矩不够，电机起动不起来；如果电机端电压过大，则起动时电机的冲击转矩、起动电流都较大，对整个电网以及电机、负载都不利。更为不足的是，这种方式由于只能选择电抗器抽头逐步降低电压，不能实现电机平滑启动，因此，之后已逐步淡出。另有一种软启动器亦称作节能器，主要采用晶闸管相控调压的无功调节技术(TCR)0由于晶闸管耐压低，必须多只晶闸管串联组成晶闸管阀串，才能在高压电路中使用。而晶闸管串联需要解决触发一致性、串联均压、高压耐压、可靠性等一系列问题，增加了装置的成本及复杂性，也降低了装置的可靠性；同时晶闸管的通流能力还必须满足回路最大无功时的电流要求，使得晶闸管及散热器的选用成本进一步增加，回路电流高次谐波含量大。针对以上不足，现有采用三相反并联晶闸管作为调压器接入电源和电机定子之间。这种启动方式应用了可控硅串联技术，通过光纤传输控制信号，控制晶闸管的导通和关断，从而控制电机的启动过程。如中国专利公告号CN 201674441 U，公告日2010年12月15日，实用新型名称《改进主电路的电机软起动器》，其优点在于晶闸管具有调节快速性好，闭环控制，控制方式的菜单化等优点；而且体积小，结构紧凑，维护量小，功能齐全，菜单丰富，启动重复性好，保护周全。但是，其缺点在于首先，由于晶闸管的电压耐受能力在国际上都没有得到解决，所以，在3 kV以上电压系统，它的每个高压桥臂上都有3 4个晶闸管串联，这样，同步触发是关键技术，解决不好就会造成控制失败；另外晶闸管的耐压均匀性问题，即它对每个晶闸管的一致性有非常高的要求，如果个别晶闸管参数发生变化或性能较差，就会导致整个设备的连锁烧损；三是高压产品的价格偏高，因此在国内中高压系统没有普及。鉴于以上电抗器软启动和反并联晶闸管软启动，各自都存在优点和不足，一种结合其二者优点，将可变电抗器与反并联晶闸管组合在一起的软启动开始应用，如中国专利公告号CN 201860283 U，公告日2011年6月8日，实用新型名称《基于可变电抗器的分级变频重载软启动装置》，其可变电抗器的主绕组串联在起动接触器和电机定子之间，可变电抗器的二次绕组接三相反并联晶闸管。这种可变电抗器与反并联晶闸管组合软启动的方式，电机在停止状态时，起动接触器和运行接触器都处于断开状态；电机起动时，先合上起动接触器，对电机进行分级变频软启起动；当电机完成起动过程后，则合上运行接触器，断开起动接触器，电机正常运行。这种软启动的方式相当于全断、全导式，虽然可以降压，但是电流却很大，要选用大电流晶闸管，成本高，并且可变电抗器结构复杂，故障多，维修费用大等，存在明显不足。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有可变电抗器与反并联晶闸管组合软启动的方式，要选用大电流晶闸管，成本高，并且可变电抗器结构复杂，故障多，维修费用大等，存在明显不足，提供一种结构简单，且制作成本较低的一种电抗器调压软起动主回路，它的零部件少， 通用性好，不仅实现高压电动机的无功调节，对提高高压电动机的有功功率也有相当帮助。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种电抗器调压软起动主回路，包括电抗器、反并联晶闸管，所述的电抗器与反并联晶闸管并联后，串接于高压电动机定子回路中。所述反并联晶闸管由正向晶闸管和反向晶闸管组成，所述的反并联晶闸管的触发角a大于90度，小于180度。所述的反并联晶闸管的导通角0的二分之一是触发角a的补角。所述的反并联晶闸管采用数字式控制信号处理器，应用瞬时无功理论算法，控制反并联晶闸管的触发角a和导通角0。所述的电抗器调压软起动主回路上串接有一电阻。所述的电抗器调压软起动主回路上串接有一电抗器。所述的电抗器调压软起动主回路的一端串接有高压起动开关4，另一端接电动机10,闻压运行开关3 —端接闻压电网11，闻压运行开关3另一端接电动机10,闻压起动开关4的另一端接高压电网11，所述反并联晶闸管2受控于触发系统8，触发系统8与控制系统9连接。所述的电抗器调压软起动主回路中的电抗器I是三相降压电抗器，电抗器的每相绕组分别与反并联的晶闸管2并联。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于1.由于现有技术采用的是有二个绕组的可变电抗器，且反并联晶闸管与可变电抗器的二次绕组连接，而本实用新型采用的是只要一个绕组的电抗器，直接将反并联晶闸管与电抗器的一次绕组连接，则机构简单，零部件少，节约成本，维修费用低。2.反并联晶闸管与电抗器并联，使得晶闸管组件只承担调节部分电流，因此调压器对晶闸管通流能力要求小很多，可以降低成本15%。3.实施无功调节，使得线损率下降，减少设计容量，减少投资，增加电路中有功功率的输送比例，可提高经济效益5%以上。4.由于电抗器里面通过的是交流，本实用新型中的电抗器相当于串接于高压电动机定子回路中，对通常n=5、7、ll、13、19主回路中的电流谐波构成串联谐振，从而吸收该谐波分量。
图I是本实用新型的主电路示意图。图2是本实用新型对无功调节的电流波形图。图3是本实用新型的主回路连接示意图。图4是本实用新型的实施例一示意图。图5是本实用新型对提闻闻压电动机的有功功率主回路不意图。图6是本实用新型对提高有功功率的电流波形图。图7是本实用新型的实施例二示意图。 图8是本实用新型的实施例三示意图。图中电抗器1，反并联晶闸管2，正向晶闸管21，反向晶闸管22，高压运行开关3，高压起动开关4，相控电抗器5，高压电动机定子电抗6，电阻7，触发系统8，控制系统9，电动机10，高压电网11，触发角a，导通角0，电抗器电流波形II，正向晶闸管电流波形121，反向晶闸管电流波形122，电阻电流波形17，串电阻电抗器电流波形117，串电阻正向晶闸管电流波形123，串电阻反向晶闸管电流波形124。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式
对本实用新型做进一步的描述，但并非对其保护范围的限制。参见图I本实用新型的主电路示意图和参见图2本实用新型对无功调节的电流波形图，一种电抗器调压软起动主回路，包括电抗器I、反并联晶闸管2，所述的电抗器I与反并联晶闸管2并联后，串接于闻压电动机定子回路中。所述反并联晶闸管2由正向晶闸管21和反向晶闸管22组成，所述的反并联晶闸管2的触发角a大于90度，小于180度。所述的反并联晶闸管2的导通角0的二分之一是触发角a的补角。所述的反并联晶闸管2采用数字式控制信号处理器，应用瞬时无功理论算法，控制反并联晶闸管2的触发角a和导通角0。本实用新型的控制原理是由于现有技术采用的是有二个绕组的可变电抗器，且反并联晶闸管与可变电抗器的二次绕组连接，而本实用新型采用的是只要一个绕组的电抗器，直接将反并联晶闸管与电抗器的一次绕组连接，反并联晶闸管2是受控于数字式控制系统，通过调整反并联晶闸管2的触发角a和导通角e，实现高压电动机的无功调节的要求。由于在电感元件中，电流超前于电压90度，使得电抗器I的正向波形在90度至270度之间，波形峰值在180度，因此，反并联晶闸管2的触发角a要大于90度，且小于180度之间，导通角0的二分之一是触发角a的补角，即导通角0对称于180度处的波形峰值纵轴，起动调节作用。在图2中显示出本实用新型的主回路电流由电抗器I的波形Il和反并联晶闸管2的波形121和122，由电抗器I和反并联晶闸管2 二者共同承担了调节本实用新型的主回路中的总电流，由波形Il的直线段，可知电抗器I承担的电流峰值被削弱，以及在波形Il的直线段下的波形121和122，可知反并联晶闸管2所承担的电流要小于电抗器1，因此实现了高压电动机的无功调节的要求。本实用新型中的电抗器相当于串接于高压电动机定子回路中，对通常n=5、7、ll、13、19主回路中的电流谐波构成串联谐振，从而吸收该谐波分量，因此本实用新型也达到明显降低了回路的高次谐波含量的作用。数字式控制系统9以数字信号处理器为核心器件，应用瞬时无功理论算法，快速准确地计算无功功率和补偿电纳，再计算出TCR的触发角。由触发脉冲形成电路形成脉冲，经过电光转换，送往高电位触发系统8，控制晶闸管的导通。从图2可知，调节无功功率的反并联晶闸管2，两端承受的最高电压就是晶闸管不导通时的电抗器I的端电压，该电压在晶闸管的耐受电压范围之内。参见图3本实用新型的主回路连接示意图，所述的电抗器调压软起动主回路上串接有一相控电抗器5。电抗器I为调压电抗器，相控电抗器5为相控电抗器，串接相控电抗器5起到给主回路降压作用，使得反并联晶闸管2上的电压更低。参见图4本实用新型的一实施示意图，本实施例中电网电压为10kV，高压运行开关3输入端接高压电网，输出端接高压电动机，高压起动开关4的输入端接高压电网1，输出 端接本实用新型的主回路，主回路的另一端接高压电动机。参见图5图本实用新型对提闻闻压电动机的有功功率主回路不意图和参见图6本实用新型对提高有功功率的电流波形图，所述的一种电抗器调压软起动主回路上串接有一电阻7。串接电阻7后，不仅可以调压，而且从图6中可以看出，电阻电流波形17和串电阻电抗器电流波形117都呈完整的正弦波，而串电阻正向晶闸管电流波形123及串电阻反向晶闸管电流波形124各自受控在正方向的一个较窄的范围内，起到提高高压电动机的有功功率的作用。参见图7和图8，所述的电抗器调压软起动主回路的一端串接有高压起动开关4，另一端接电动机10，闻压运行开关3 —端接闻压电网11，闻压运行开关3另一端接电动机10，高压起动开关4的另一端接高压电网11，所述反并联晶闸管2受控于触发系统8，触发系统8与控制系统9连接。通过调整反并联晶闸管2的导通角，就相当于改变与其并联电抗器I的等效电抗值，从而改变电机端电压，以满足电动机10降压起动时对端电压的要求。所述的电抗器调压软起动主回路中的电抗器I是三相降压电抗器，电抗器的每相绕组分别与反并联的晶闸管2并联。本实用新型的仅提供了电抗器调压软起动主回路的基本构件，将其实施所需的其它与现有技术相同，本文不作赘述。
权利要求1.一种电抗器调压软起动主回路，包括电抗器(I)、反并联晶闸管(2)，其特征在于所述的电抗器(I)与反并联晶闸管(2)并联后，串接于高压电动机定子回路中。
2.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，所述反并联晶闸管(2)由正向晶闸管(21)和反向晶闸管(22)组成，其特征在于所述的反并联晶闸管(2)的触发角(a )大于90度，小于180度。
3.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，其特征在于所述的反并联晶闸管(2)的导通角(0 )的二分之一是触发角(a )的补角。
4.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，其特征在于所述的反并联晶闸管(2)采用数字式控制信号处理器，应用瞬时无功理论算法，控制反并联晶闸管(2)的触发角(a )和导通角(0 )。
5.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，其特征在于所述的电抗器调压软起动主回路上串接有一电阻(7)。
6.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，其特征在于所述的电抗器调压软起动主回路上串接有一电抗器(5)。
7.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，其特征在于所述的电抗器调压软起动主回路的一端串接有闻压起动开关(4),另一端接电动机(10),闻压运行开关(3)—端接高压电网(11)，高压运行开关(3)另一端接电动机(10)，高压起动开关(4)的另一端接高压电网(11)，所述反并联晶闸管(2)受控于触发系统(8)，触发系统(8)与控制系统(9)连接。
8.根据权利要求I所述的一种电抗器调压软起动主回路，其特征在于所述的电抗器调压软起动主回路中的电抗器(I)是三相降压电抗器，电抗器的每相绕组分别与反并联的晶闸管(2)并联。
专利摘要一种电抗器调压软起动主回路，属于高压电机软启动技术领域。包括电抗器(1)、反向并联晶闸管(2)，其特征在于所述的电抗器(1)与反向并联晶闸管(2)并联后，串接于高压电动机定子回路中。本实用新型的有益效果在于由于现有技术采用的是有二个绕组的可变电抗器，且反并联晶闸管与可变电抗器的二次绕组连接，而本实用新型采用的是只要一个绕组的电抗器，直接将反并联晶闸管与电抗器的一次绕组连接，则机构简单，零部件少，节约成本，维修费用低。2.反并联晶闸管与电抗器并联，使得晶闸管组件只承担调节部分电流，因此调压器对晶闸管通流能力要求小很多，可以降低成本15%。
文档编号H02P1/28GK202475334SQ201220070808
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者余龙海, 刘德刚, 吴修君, 王成川 申请人:大力电工襄阳股份有限公司