1 前言
大功率電機在電動機應用中的比例越來越大，其全壓啟動性能較差對電網的影響和電機本身的破壞也越來越大。最早人們采用定子串電阻、電抗器降壓啟動，自偶變壓器降壓啟動，星型－三角形降壓啟動等等。但隨著晶閘管技術的發展，新型的電子軟啟動－三相晶閘管調壓軟啟動器以其較優越的性能，占據大功率交流電機軟啟動的一席之地。
2 三相晶閘管調壓軟啟動原理
圖1 三相晶閘管調壓軟啟動電路結構圖
圖2 三相晶閘管調壓軟啟動系統結構圖
2.1 電路結構
如圖1所示為三相晶閘管調壓電路原理圖，在每相電路串入一個雙相晶閘管，通過控制晶閘管的導通角，來改變電壓波形，使輸出到電機端的電壓有效值發生變化。
2.2 系統結構
基于交流電機調速原理的斬波降壓技術，本系統采用西安宏宇電氣有限公司的RSC6M-1作為主控制板�？芍苯佑|發1000A晶閘管。本系統設計功率為200KW。主要系統構件有：三相同步變壓器，三相星型連接的互感器，三相整流橋和RSC6M－1觸發控制板。如+圖2所示。
2.3 控制系統
三相調壓軟啟動控制系統如圖3所示。
圖3 三相晶閘管調壓軟啟動系統
圖中，K1、K2為軟啟動控制板內部繼電器，JB1為啟動按鈕，K3為停止按鈕，XD1為故障指示燈，XD2為啟動完成信號燈。當系統內部正常，故障燈XD1不亮時，K1吸合，允許啟動，按下JB1按鈕后，K3繼電器的電自鎖開始啟動。當啟動完成后，K2繼電器吸合，K4繼電器得電自鎖，并使交流接觸器KM吸合，將電機切換都電網電源上，同時啟動完成指示燈亮。
2.4 系統功能簡述
本應用系統采用電流反饋閉環控制，可實現0～4倍額定電流范圍內的恒流啟動，同時可調節速度檔，使啟動時間在10～180秒范圍內分級可調。除自由停車外，還可以采用軟停車方式，停車時間10～180秒分級可調。
在實際調試中，以1.5倍額定電流，10秒啟動時間，可發現啟動時間在0～7秒時，電機內發出巨大響聲，電機震動劇烈。諧波轉矩足以將電機轉動（因調試需要，電機連軸器被拆除，只固定一個螺絲）。在啟動至7秒左右，600伏/500安的快熔燒毀。
在設定額定電流啟動，40秒啟動時間，可發現電機啟動0~10秒內依然有巨大響聲發出，電機震動劇烈。在10秒以后，電機只有較小的震動和響聲。最后完成啟動。
3 諧波分析
晶閘管觸發角時，啟動輸出電壓較低，在啟動0～7秒范圍內，可作為諧波分析點。電壓波形如圖4示。
圖4 三相調壓觸發角電壓波形
三相晶閘管調壓軟啟動只改變電源波形，不改變電源的頻率，只分析A相電源五次、七次諧波，即可推出其余兩相電源五次、七次諧波。因三次在空間互差，而時間上互差，故其合成磁場為零，不予考慮。如圖二所示A相電源波形，其函數表達式：（在本文以后提到的電壓單位均為伏特），在晶閘管觸發角 時 ，可求基波電壓系數：
可求得基波電壓函數表達式：
同理可得B、C兩相電壓函數表達式為：
五次諧波電壓分析：
可求得五次諧波電壓：
七次諧波電壓分析：
可求得七次諧波電壓：
由上面分析可知,五次諧波電壓占基波電壓的43％，七次諧波電壓占基波電壓的22％。而五次諧波旋轉方向與基波相反，七次諧波旋轉方向與基波相同�？梢�，五次諧波的存在，導致氣隙磁場呈橢圓形狀。而七次諧波的存在，又使磁通軌跡幅值運行在一個區間內。這樣，啟動過程中，轉矩在一個區間內變化。最大值與最小值的差值隨導通角的增大而減小�？梢酝扑�，在晶閘管導通角越小，輸出電壓越低，諧波含量越大。而橢圓形磁場的存在，最小轉矩比負載轉矩還小，不能拖動負載，而最大轉矩又足以使電機轉動，致使在啟動時，電機發生抖動現象，電機時轉時停，方向不定。啟動起來后，依然有抖動現象。直至啟動完成。
4 仿真分析
在觸發角時，忽略其它各次諧波，在只有基波，五次，七次諧波影響下的磁通軌跡如圖5所示。由圖可以看出定子磁通軌跡呈橢圓形，長軸近似為短軸的2倍，且存在較多無規律諧波。磁場軌跡仿真曲線與諧波含量的數學分析基本吻合。
圖5 觸發角時三相調壓軟啟動在定子磁通軌跡
5 總結
三相晶閘管調壓軟啟動器是新型電子軟啟動器，具有電壓連續可調，沖擊電流小的特點。比起串電阻電抗器、自偶變壓器、星型－三角形降壓啟動，三相晶閘管調壓軟啟動器啟動電流�。ㄇ铱筛鶕枰O定啟動電流倍數）電壓可聯系平滑調節，可用于對轉矩要求較精密的場合。但是，通過上面分析可知，三相晶閘管調壓電子軟啟動器依然存在較大的諧波電壓，啟動過程存在抖動現象。因啟動轉矩正比于啟動電壓的平方，所以對三相晶閘管調壓電子軟啟動器，啟動轉矩小，不適于重載啟動。 | 
