使用賽米控專門開發(fā)的可控硅模塊，可以開發(fā)出滿足這種要求的、性價比很高的、超緊湊的軟起動器。

圖1  賽米控SEMISTART系列軟啟動器專用可控硅模塊

西門子自動化與驅(qū)動分部（A&D）選擇半導(dǎo)體制造商賽米控為其新一代軟起動器Sirius開發(fā)合適的可控硅模塊。開發(fā)的結(jié)果是反并聯(lián)可控硅模塊SEMiSTART：由于采用了雙面芯片冷卻，該模塊熱阻只有常規(guī)模塊的一半，并且結(jié)構(gòu)非常緊湊。良好的冷卻性能意味著該模塊能在短時間內(nèi)承受更大的過載電流。此外，新模塊采用壓接技術(shù)，從而保證了高度的可靠性。

基于半導(dǎo)體的軟起動器

軟起動器用來在異步電動機(jī)的起動階段調(diào)節(jié)電機(jī)的供電電壓。

兩個反并聯(lián)可控硅以串連的方式連接在電機(jī)繞組和電源之間。在加速至正常轉(zhuǎn)速（斜坡啟動）的過程中，通過相控的方式對電機(jī)繞組電壓進(jìn)行控制。通過控制可控硅的導(dǎo)通角，來控制電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流。通過軟起動器還可以控制起動時間。

流經(jīng)半導(dǎo)體的電流會使其產(chǎn)生功耗，該功耗會使半導(dǎo)體的溫度升高，因此必須對其進(jìn)行冷卻。為了避免起動加速過程結(jié)束后半導(dǎo)體依舊消耗功率，我們采用一個機(jī)械開關(guān)進(jìn)行旁路。由于不用切換大負(fù)載，所以旁路開關(guān)可以相對較小。

對半導(dǎo)體的要求

當(dāng)用于軟起動裝置時，半導(dǎo)體必須能極好地承受相當(dāng)大的芯片溫度變化并且必須表現(xiàn)出很好的負(fù)載循環(huán)能力。如果這些條件都得到滿足，軟起動裝置使用壽命就會很長。另外，軟啟動器的緊湊性和性價比也是非常關(guān)鍵的。

然而，即使用了軟起動器，系統(tǒng)在起動階段的起動電流仍是額定電流的幾倍（3-5倍）。在大規(guī)模系統(tǒng)中，起動電流的峰值常達(dá)幾千安培。因此，在起動階段半導(dǎo)體必須能夠承受這么大的起動電流。然而，與此同時，軟起動器必須優(yōu)化成本且結(jié)構(gòu)盡可能的緊湊。正因?yàn)槿绱?，所使用的半?dǎo)體（包括散熱器）的體積必須盡可能的小。

因此，出于成本的考慮，實(shí)際使用的可控硅器件的額定電流遠(yuǎn)小于起動時的大電流。這就是為什么可控硅芯片會在起動階段，這樣一個短時間內(nèi)，會大幅升溫，如從TStart=40°C到TRamp-up=130°C，導(dǎo)致芯片產(chǎn)生90°C的溫差。如果一個系統(tǒng)每小時切換3次，每天8小時，一年365天，那么10年后總的負(fù)載變化次數(shù)將達(dá)到87,600次。

即使是在負(fù)載變化次數(shù)非常多的情況下，這些可控硅必須能夠反復(fù)承受起動階段的過載電流長達(dá)十年。

可靠的軟起動控制

SEMiSTART模塊由兩個連接在散熱器之間的反并聯(lián)可控硅組成。SEMiSTART模塊散熱器的尺寸根據(jù)芯片尺寸和為用于特定應(yīng)用的緊湊型軟起動器進(jìn)行了優(yōu)化。

圖2    基于壓接技術(shù)的可控硅模塊保證高度的可靠性

散熱器同時也作為電氣連接器。所使用的芯片連接方法是基于壓接技術(shù)的。在SEMiSTART模塊中，兩個反并聯(lián)連接的可控硅芯片被壓置在兩個散熱器之間。這種裝配和連接方式不包含焊接層，這就是為什么SEMiSTART模塊具有非常好的負(fù)載循環(huán)能力且使用壽命長的原因。

可控硅芯片和散熱器之間的總的熱阻遠(yuǎn)小于其他常規(guī)器件。由于芯片是壓置在兩個散熱器之間，雙面冷卻，因此熱阻非常小?；谶@個原因，與常規(guī)模塊相比，模塊的尺寸可以更小。

SEMiSTART模塊的另一個優(yōu)點(diǎn)是安裝便利。事實(shí)上，該模塊根本不需要安裝夾具或?qū)峁柚?/p>

表1    SEMiSTART模塊系列產(chǎn)品概覽

新一代模塊化控制設(shè)備

來自著名Sirius產(chǎn)品線的兩款全新的緊湊型軟起動器在三相感應(yīng)電機(jī)起動階段提供負(fù)載和供電保護(hù)。

圖3    新一代緊湊型Sirius軟起動器

新Sirius3RW40軟起動器用于具有簡單或更多需求的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中，取代這些應(yīng)用中所用的星-三角起動器。

這種兩相控制的軟起動器用于切換輸出功率在75kW至250kW（400V）的電機(jī)。其特點(diǎn)是兩相控制和特制的可控硅模塊SEMiSTART。結(jié)果產(chǎn)生了一種價格極具吸引力的超緊湊型軟起動器。Sirius軟起動器的寬度只有星-三角起動器的三分之一。這意味著如果使用Sirius軟起動器，您的控制柜將有更多的空間。

新Sirius3RW44軟起動器還提供額外的獨(dú)特功能，用于輸出功率高達(dá)710kW（400V，標(biāo)準(zhǔn)連接）電機(jī)在非?？量虠l件下的起動。對于輸出功率高達(dá)1200kW（40V）的電機(jī)，也是適用的。Sirius3RW44的特點(diǎn)在于使用了帶三相控制的SEMiSTART模塊。

這兩款來自模塊化Sirius系列的新型軟起動器的特點(diǎn)在于采用了基于SEMiSTART可控硅模塊的先進(jìn)功率半導(dǎo)體技術(shù)，使它們成為任何軟起動應(yīng)用的最佳解決方案。

新Sirius系列軟起動器是在賽米控模塊開發(fā)工程師和西門子自動化與驅(qū)動（A&D）器件開發(fā)工程師的密切合作和協(xié)調(diào)下設(shè)計(jì)的，從而產(chǎn)生了一個符合成本效益且高度強(qiáng)大的軟起動器系列產(chǎn)品。這些軟起動器中所使用的全新的SEMiSTART模塊都有著出色的過載能力。