摘 要 ：軟起動(dòng)器已在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了眾多軟起動(dòng)器產(chǎn)品。本文介紹的新Sirius系列軟起動(dòng)器有其特色，可供讀者參考。 英文摘 要 ：Soft-starter has been widely used in industries. There are many soft-starter products appearing in the market. The article introduces new series of Sirius soft-starter with special features which can be reference for readers. 關(guān)鍵詞： 半導(dǎo)體　軟起動(dòng) 1　引言 　　 在軟起動(dòng)裝置中，半導(dǎo)體必須經(jīng)受很大的溫度波動(dòng)，這就是為什么必須要有良好的負(fù)載循環(huán)能力。使用賽米控專門開發(fā)的晶閘管模塊，可以開發(fā)出滿足這種要求的、性價(jià)比很高的、超緊湊的軟起動(dòng)器。 　　 西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)分部（A&D）選擇半導(dǎo)體制造商賽米控為其新一代軟起動(dòng)器Sirius開發(fā)合適的晶閘管模塊。開發(fā)的結(jié)果是反并聯(lián)晶閘管模塊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(shí)間內(nèi)承受更大的過(guò)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。 2　基于半導(dǎo)體的軟起動(dòng)器 　　 軟起動(dòng)器用來(lái)在異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)階段調(diào)節(jié)電機(jī)的供電電壓。 　　 兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管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(dòng)）的過(guò)程中，通過(guò)相控的方式對(duì)電機(jī)繞組電壓進(jìn)行控制。通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)控制電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流。通過(guò)軟起動(dòng)器還可以控制起動(dòng)時(shí)間。 　　流經(jīng)半導(dǎo)體的電流會(huì)使其產(chǎn)生功耗，該功耗會(huì)使半導(dǎo)體的溫度升高，因此必須對(duì)其進(jìn)行冷卻。為了避免起動(dòng)加速過(guò)程結(jié)束后半導(dǎo)體依舊消耗功率，我們采用一個(gè)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(duì)較小。 3　對(duì)半導(dǎo)體的要求 　　 當(dāng)用于軟起動(dòng)裝置時(shí)，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(dòng)裝置使用壽命就會(huì)很長(zhǎng)。另外，軟啟動(dòng)器的緊湊性和性價(jià)比也是非常關(guān)鍵的。 　　 然而，即使用了軟起動(dòng)器，系統(tǒng)在起動(dòng)階段的起動(dòng)電流仍是額定電流的幾倍（3-5倍）。在大功率系統(tǒng)中，起動(dòng)電流的峰值常達(dá)幾千安培。因此，在起動(dòng)階段半導(dǎo)體必須能夠承受這么大的起動(dòng)電流。然而，與此同時(shí)，軟起動(dòng)器必須優(yōu)化成本且結(jié)構(gòu)盡可能的緊湊。正因?yàn)槿绱耍褂玫陌雽?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)際使用的晶閘管器件的額定電流遠(yuǎn)小于起動(dòng)時(shí)的大電流。這就是為什么晶閘管芯片會(huì)在起動(dòng)階段，這樣一個(gè)短時(shí)間內(nèi)，會(huì)大幅升溫，如從TStart=40℃到TRamp-up=130℃，導(dǎo)致芯片產(chǎn)生90℃的溫差。如果一個(gè)系統(tǒng)每小時(shí)切換3次，每天8h，一年365天，那么10年總的負(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，這些晶閘管也必須能夠反復(fù)承受起動(dòng)階段的過(guò)載電流長(zhǎng)達(dá)10年。 4　可靠的軟起動(dòng)控制 　　 SEMiSTART模塊由兩個(gè)連接在散熱器之間的反并聯(lián)晶閘管組成。 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(dòng)器進(jìn)行了優(yōu)化，如圖1所示。 散熱器同時(shí)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(gè)反并聯(lián)連接的晶閘管芯片被壓置在兩個(gè)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(zhǎng)的原因。 　　 晶閘管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(gè)散熱器之間，雙面冷卻，因此熱阻非常小?；谶@個(gè)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(gè)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?，附表所示為SEMiSTART模塊系列產(chǎn)品概覽。 附表　SEMiSTART模塊系列產(chǎn)品概覽 5　新一代模塊化控制設(shè)備 　　來(lái)自著名Sirius產(chǎn)品線的兩款全新的緊湊型軟起動(dòng)器在三相感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)階段提供負(fù)載和供電保護(hù)，如圖2所示。 新Sirius 3RW40軟起動(dòng)器用于具有簡(jiǎn)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(dòng)器。 　　 這種兩相控制的軟起動(dòng)器用于切換輸出功率在75 kW至250kW（400V）的電機(jī)。其特點(diǎn)是兩相控制和特制的晶閘管模塊SEMiSTART。結(jié)果產(chǎn)生了一種價(jià)格極具吸引力的超緊湊型軟起動(dòng)器。Sirius軟起動(dòng)器的寬度只有星-三角起動(dòng)器的三分之一。這意味著如果使用Sirius軟起動(dòng)器，其控制柜將有更多的空間。 　　 新Sirius 3RW44軟起動(dòng)器還提供額外的獨(dú)特功能，用于輸出功率高達(dá)710 kW（400V，標(biāo)準(zhǔn)連接）電機(jī)在非常苛刻條件下的起動(dòng)。對(duì)于輸出功率高達(dá)1200 kW（40V）的電機(jī)，也是適用的。Sirius 3RW44的特點(diǎn)在于使用了帶三相控制的SEMiSTART模塊。 　　 這兩款來(lái)自模塊化Sirius系列的新型軟起動(dòng)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(dòng)應(yīng)用的最佳解決方案。 　　 新Sirius系列軟起動(dòng)器是在賽米控模塊開發(fā)工程師和西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)（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(gè)符合成本效益且高度強(qiáng)大的軟起動(dòng)器系列產(chǎn)品。這些軟起動(dòng)器中所使用的全新的SEMiSTART模塊都有著出色的過(guò)載能力。 6　SEMiSTART模塊的優(yōu)點(diǎn) （1）設(shè)計(jì)緊湊，節(jié)省空間; （2）由于熱阻極低，半導(dǎo)體芯片和散熱器之間具有更好的熱傳遞特性; （3）得益于采用了壓接技術(shù)（無(wú)焊層），可靠程度非常高; （4）對(duì)散熱器無(wú)尺寸要求; （5）安裝便利:無(wú)需特殊夾具或?qū)峁柚? 7　結(jié)束語(yǔ) 　　 軟起動(dòng)器已在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了眾多軟起動(dòng)器產(chǎn)品。而本文介紹的新Sirius系列軟起動(dòng)器是在賽米控模塊開發(fā)工程師和西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)（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(gè)符合成本效益且高度強(qiáng)大的軟起動(dòng)器系列產(chǎn)品。