[发明专利]电机起动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机起动装置，属于电机起动设备的技术领域。

背景技术

目前的电机起动装置大多只简单地将补偿电容器全部或分组与电机断路器相连，造成过补或欠补，不能跟踪电机起动过程中的无功需求量而进行及时补偿，或者补偿效果及电机起动参数不理想；而且电机起动完毕后装置即退出，一台电机需要一套，使得装置的利用率不高。

大电机起动方法主要有以下几种：

(1)  Y／△转换起动

该方法适用于电机定子绕组为三角形接法。其优点是装置简单；缺点是转换过程中存在二次冲击电流，故障率高。起动转矩仅为额定转矩的I／3，仅适合于电机轻载或空载起动。

(2) 转子绕组串电阻降压起动

该方法适用于绕线式异步电机。缺点为维护量大，成本高。

(3) 自耦变压器降压起动

该方法可灵活调节起动电压，但是设备体积大，成本高，不利于推广。

(4)  软起动器起动

该方法通过改变晶闸管的移相控制角，调节其输出电压，实现电机软起动。起动完成时，软起动器内接触器工作，自动将软起动器旁路。

当电机起动时，在较短的时段内需要很大的无功电流，通常是正常电机额定电流的6-7倍，而电网没有被设计能够承受如此大的暂态电流，因此，会给所在地电网造成较大的电压跌落。较大的电压跌落给该电网上的其他负载带来影响，甚至，导致电机不能正常起动。通常，无功补偿电容器都是以△形或Y形与电网连接，并分组投切到电网中；补偿容量及无功电流是阶跃式增加或减少，对电网电压扰动较大；而且一组电容器即需要一套投切开关器件。因此，整个电机起动设备较多，造价较大。

采用晶闸管交流调压装置（即软起动器）可以达到减少电机起动过程冲击电流的目的（如文献CN200710052540.4）。目前，它已经全面取代传统的降压起动方式而得到广泛应用。但是这种装置存在以下缺点： 虽然软起动器起动过程平稳，对于减少电机起动冲击电流效果明显，但是，晶闸管调压将产生较大的谐波电流，对电网造成“污染”，并对需要经常起动的风机、水泵等电机造成损害；若电机所接电网容量较弱，软起动器不能有效地减少电压跌落，导致电机仍不能成功起动；每个电机都需要专门配一台软启动器；延长了电机起动时间。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是利用无功补偿原理，提供一种高效快捷的电机起动装置，在电机起动过程中，该装置可以快速跟踪并实时补偿电机起动过程中所需的无功电流，既能使电机完成平稳、快速起动，还能使电机所在地的电网电压保持稳定，减少线路损耗。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

电机起动装置，包括逆变控制器、在线数字检测系统和数字信号处理器，其中，逆变控制器包括三相逆变桥、补偿电容和电抗器等，三相逆变桥通过三个电抗器（或变压器）与电机受电母线连接；补偿电容连接在三相逆变桥的直流侧；在线数字检测系统、数字信号处理器与逆变控制器构成闭环系统。

所述三相逆变桥可由六个GTO（或IGBT）构成。

所述数字信号处理器将补偿给定值与补偿反馈值比较后，经PID调节运算，再由驱动电路控制所述逆变控制器输出无功电流，形成最小量的补偿无功电流闭环调节控制。

本发明的电机起动装置完全克服了传统软起动器存在的缺陷：

①避免了传统软起动器谐波污染（电流THD达到13.5%，电压THD达到10%）；本发明的起动装置不产生谐波电流，并且对电机所在电网提供无功电流，提高功率因素，改善该电网质量。

②传统软起动器电压跌落可达到10%-13%，若电机所接电网容量较弱，电机仍不能成功起动；本发明能有效地减少电机起动时电压跌落（电压跌落小于1.5%），即使电机所接电网容量较弱，该软起动装置仍然能使电机成功起动。

③传统软起动器电机起动时得不到最大的起动转矩，电机起动时间被延长，达到13-15秒；本发明的装置可以快速跟踪并能充分补偿电机起动过程中所需的无功电流，因此电机起动时可以得到最大的起动转矩，使电机起动时间减少（可5秒内起动完毕）。

④本发明的电机起动装置能为同一母线上其他电机起动时共用。

附图说明

图1是本发明电机起动装置的数字信号处理器（DSP）运算及闭环控制模型框图。

图2和图3是本发明装置中逆变控制器的电路图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。