电动机晶闸管软起动控制方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种利用阶梯状波形对电动机晶闸管进行软起动控制的方法及其应用。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术发展的成熟，电机晶闸管软起动装置应用也越来越普及，目前电机晶闸管软起动装置起动控制方式一般有:恒流起动、斜坡电压起动、突跳加恒流起动、突跳加斜坡起动等方式。但是在一些发电机组为同步发电机的独立供电系统，或超大功率电机起动，需要利用到晶闸管软起动装置加静态补偿装置相结合工况时，高压电机晶闸管软起动装置采用上述常用的起动控制方式，很难满足工况要求。
[0003]目前，晶闸管软起动装置的软起控制方式主要有:恒流控制、斜坡电压控制、突跳加斜坡控制、突跳加恒流控制等，其控制原理和波形图如下所述:
(I)恒流控制:初始电压从零开始增长，直到输出电流达到起动电流IQ，并保持输出电流不超过Iq的条件下，逐渐升高电压和电机转速的控制方法，其控制波形如附图1所示。其中，Iq为起动电流，tQ为起动时间，In为电机额定电流。
[0004](2)斜坡电压控制:初始电压从Uo开始逐渐升高，使输出电压达到电机标称电压Un，、电机转速逐渐升高至额定转速η Ν,。初始电压大小可随负载性质而调整，重负载时需初始电压较高，其控制波形如附图2所示。其中，Uci为初始输出电压，Un为电机标称电压，tQ为起动时间。
[0005](3)突跳加斜坡电压控制:起动开始阶段，在极短的时间内输出电机标称电压Un,再按照设定的斜坡电压上升直至电机标称电压Un和额定转速η Ν的控制方式，起动时间％=h + t2。该起动方法适用于较大静摩擦起动场合，其控制波形如附图3所示。其中，Uci为突跳电压，Un为电机标称电压，ti为突跳起动时间，t2为斜坡起动时间。
[0006](4)突跳加恒流控制:起动开始阶段，在极短的时间内输出电机标称电压Un (或75%UN),再进入恒流Iq的控制方式,起动时间tQ = ti + t2o该控制方式也适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合，其控制波形如附图4所示。其中，Uci为突跳电压，Iq为起动电流，ti为突跳起动时间，t2为恒流起动时间。
[0007]然而，现有技术中的晶闸管软起动装置软起控制方法存在容易导致发电机励磁电流增大，输出电压过高，从而造成高压开关柜上电机保护装置报过压故障。同时，现有晶闸管软起动装置软起控制方法还容易造成系统出现欠补或过补的现象。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动机晶闸管软起动控制方法及其应用，能够有效克服现有现有晶闸管软起动装置软起控制方式容易出现开关柜中电机保护装置过压故障，或系统出现欠补偿或过补偿的技术问题。
[0009]为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种电动机晶闸管软起动控制方法的技术实现方案，一种电动机晶闸管软起动控制方法，在电动机软起动过程中，软起动装置输出至所述电动机的电流达到设定的恒定值之前，对所述电动机起动电流上升的速率按照时间段进行分段控制。
[0010]优选的，所述软起动装置通过闭环控制对所述电动机起动电流上升的速率按照时间段进行分段控制。
[0011 ] 优选的，所述软起动装置输出至所述电动机的电流按照以下过程分阶段变化:
A:所述电动机软起动过程中的起动电流上升阶段；
B:所述电动机软起动过程中的起动电流恒定阶段；
C:所述电动机软起动结束过程的起动电流下降阶段；
D:所述电动机正常运行过程的阶段。
[0012]优选的，在所述起动电流上升阶段包括起动电流上升阶段和起动电流恒定阶段，所述电流上升阶段和电流恒定阶段交替出现。在所述电流上升阶段，所述电动机的起动电流按照一定速率在设定时间内上升至设定值。在所述电流恒定阶段，将起动电流保持恒定，并持续一段时间。
[0013]优选的，在所述起动电流上升阶段，输出至所述电动机的起动电流按照所述电动机额定电流的倍数呈阶梯上升。
[0014]优选的，所述软起动装置输出至所述电动机的电流按照以下过程分时间段变化:
O?tl时间段:电流上升阶段，起动电流从O上升至In ；
tl?t2时间段:电流恒定阶段，起动电流维持在In ；
t2?t3时间段:电流上升阶段，起动电流从In上升至2In ；
t3?t4时间段:电流恒定阶段，起动电流维持在2In ；
t4?t5时间段:电流上升阶段，起动电流从2In上升至3In ；
t5?t6时间段:电流恒定阶段，起动电流维持在3In ；
t6?t7时间段:电流上升阶段，起动电流从3In上升至4In ；
t7?t8时间段:电流恒定阶段，起动电流维持在4In ；
t8?t9时间段:起动电流下降阶段，起动电流下降至In或者In以下；
t9?tn时间段:正常运行过程的阶段，起动电流维持在In或者In以下；
其中，In为所述电动机的额定电流。
[0015]本发明还另外具体提供了一种上述方法在电动机软起动控制系统中的应用，所述电动机软起动控制系统包括:同步发电机、高压开关柜、软起动装置、电动机、励磁功率单元和自动励磁控制器。所述自动励磁控制器通过所述励磁功率单元与所述同步发电机的定子相连，控制所述同步发电机的励磁电流。所述同步发电机的输出电压端连接所述高压开关柜，所述高压开关柜与所述软起动装置相连，所述软起动装置控制所述电动机的起动电流。
[0016]本发明还另外具体提供了一种上述方法在电动机软起动控制系统中的应用，所述电动机软起动控制系统包括高压开关柜、软起动装置、电动机和无功补偿装置，所述电动机为大功率或超大功率电动机。所述高压开关柜的一端连接至高压电源，另一端与所述软起动装置相连，所述软起动装置控制所述电动机的起动电流。一组或两组以上的无功补偿装置并联在所述高压开关柜与所述软起动装置之间。
[0017]优选的，所述电动机在软起动过程中，所述起动电流呈阶梯状增加，并持续一段时间，所述阶梯状的个数和持续时间长短能通过控制软件进行设置，避免所述电动机在软起动过程中无功电流过大，以及所述同步发电机输出端电压过高导致所述高压开关柜中的保护装置报过压故障。
[0018]优选的，所述电动机在软起动过程中，所述起动电流呈阶梯状增加，并持续一段时间，使所述起动电流缓慢的、有规律地增加，使所述电动机的无功缓慢增加，所述无功补偿装置能分组、分容量、分时间段投入，避免系统出现欠补或过补现象。
[0019]通过实施上述本发明提供的电动机晶闸管软起动控制方法及其应用，具有如下技术效果:
(1)本发明电动机晶闸管软起动控制方法采用阶梯状波形控制，通过闭环方式能够使电动机的起动电流、无功功率，以及电动机的转速缓慢上升，更好地保护电动机和电动机负载；
(2)通过应用本发明电动机晶闸管软起动控制方法，当电网发电机为同步电机时，负载电动机在起动过程中采用晶闸管软起动装置，通过采用阶梯状波形的电机晶闸管软起控制方发，能够避免电机保护装置报过压故障；
(3)通过应用本发明电动机晶闸管软起动控制方法，当采用大功率或超大功率电动机起动时，负载电动机在起动过程中采用晶闸管软起动装置和静态补偿装置相结合的运行工况，进一步采用阶梯状波形的电机晶闸管软起控制方法，能够避免补偿装置造成欠补偿或过补偿的现象。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是现有技术中电动机晶闸管软起动控制方法采用恒流控制方式的波形示意图；
图2是现有技术中电动机晶闸管软起动控制方法采用斜坡电压控制方式的波