电子式软启动下感应电机的启动过程

    摘要：用混合变量改进方法建立感应电机模型，通过控制单元在主电路拓扑的变化下，
采用双向晶闸管控制高压电机软启动。该过程利用 Matlab/Simulink 仿真模拟电机启动时定
子电流和转矩变化情况，整个操作控制精确，效果明显，对实际应用有较大的参考价值。 

    1

 

前言

    中大功率电动机直接启动电流大，在配电系统产生较大压降，影响同母线连接的设备
运行，尤其是过大启动转矩对电机及传动机械产生巨大的冲击，加速电机的老化及机械
的损坏。软启动能抑制电动机启动电流,在限定时间内将它驱动到额定转速。软启动装置兼
有若干保护功能，当短路、过载、启动超时、欠电压和系统异常等故障出现时，该装置能做

 

出相应防护并发出警示信号。

    软启动装置在启动时，可以采用限流和限压两种方式。限流启动时输出电流从零迅速增
加，直到其达到设定电流幅值，启动过程保证输出电流不大于该值，电压逐渐上升，最
后达到稳定状态。限压启动模式根据负载情况和工艺要求进行 U0（保证一定启动转矩可
正常启动负载）和上升时间 t 设定，启动过程按设定曲线控制输出电压到额定值 UN，从
而获得满意启动特性。如果能够离线获得软启动过程的动特性，将对软启动器的选型、启

 

动参数设定，有一定指导意义。

    软启动过程以计算机为工具，利用 Matlab/Simulink 软件，通过建立输入电动机、电网和
负载数学模型，根据选定控制策略作出离线模拟。软启动离线仿真研究可以预知在硬启动
过程中电机转速、电流、线电压和其他机械特性，对产品设计和用户使用有重要的指导作

 

用。

    虽然通用逆变器兼有软启动功能，但其装置复杂，造价昂贵，对仅需软启动而不需调
速的设备使用变频器可谓大材小用。电子式（晶闸管式）感应电机软启动器采用微处理器
和晶闸管电子元件组成启动器控制。启动器开启时，微处理器发出脉冲加到晶闸管触发极
上，采用相控的方式控制晶闸管导通角，输出电流电压大小由触发脉冲宽度决定。缓慢调
节微处理器，控制晶闸管输出电压由零缓慢升至全压，此时，电动机转速也由零升至额
定转速。当发出停机指令后，微处理器监测电压、电流和电动机反馈信号，通过控制晶闸
管可使输出电压按一定要求下降，当输入电压过零时，流过管子电流小于维持电流而自

 

然关断，使机端电压由全压逐渐降为零而实现软停止。

    实际应用中，软启动具有如下优点：(1)启动电流小，通过调节启动转矩实现低速启动、
频繁启动和软停止；(2)在起停时过渡自然，不易伤害设备，节电效果良好；(3)当多台同

 

容量电机工作时，可采用一台电子式软启动器轮流启动，操作方便。

    2 

 

感应电机模型

    电机在静态时基频和谐波等效电路，它们用来预测电机的启动。