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需求背景

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软起动器对电动机具有控制、保护、监测等功能。本申请应用于软起动器对电动机的热过载保护。

过载是电动机过负荷运行超过额定电流，使电动机的温升超过额定温升，导致绕组绝缘降低，电阻增加，严重时绕组烧毁的现象。过载对电动机的损坏主要由过电流引起，故障严重程度可通过过电流的程度来判断。过载保护是保障电动机正常运行的重要措施。随着电子技术的发展，出现了数字式过载保护方式，尤其是采用单片机技术的数字过载保护，稳定性较好，是热过载保护技术的发展趋势。

目前，每年仍有大量电动机因过载而损坏，造成大量经济损失。因此，如何提供一种电动机热软起动保护方法，对电动机的热过载故障进行保护，成为亟待解决的问题。

需解决的主要技术难题

1. 正确设计：对于软起动器保护的前提是软起动器本身的设计应当正确。晶闸管元件正确、使用正确，驱动电路、控制电路设计合理、相互匹配、使器件工作于好的状态，这些措施是软起动器安全可靠运行的基础。只有在此前提下，才能从内部使器件、电路、设备少出故障、不出故障、优化的系统设计应以保护电路形同虚设为目标。
2. 过流保护：因晶闸管抗浪涌电流能力较常规低压电器差，所以，当发生短路或过载故障，器件中流过大于额定值的电流时，易使器件烧坏，应用实践证明，过电流是电力电子电路中经常发生的故障和器件损坏的主要的原因之一，因此，过电流保护应当首先考虑。
3. 过电压保护：电力电子器件对过电压非常敏感，一旦外加电压超过器件所允许的最大值，器件将立即损坏，因此应予以抑制。
4. 电压电流变化率的抑制：因电力电子器件工作于高速开关状态，开关过程中电压、电流变化率大，容易造成过电流、过电压，并增大开关损耗，故应予抑制，使器件工作于安全工作区内。
5. 过热保护：晶闸管的故障保护比全控型器件的要求低。但是依然需要关注其过热保护。

期望实现的主要技术目标

1. 开发目标：开发一种能够实现电机软起动的保护系统，以达到平稳起动、避免冲击和过电流的目的，同时提高电机的运行效率和使用寿命。
2. 保护方法：

• 过载保护：通过检测电机电流的变化情况，当电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号。
• 缺相保护：在工作时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，作出缺相保护反应。
• 过热保护：通过检测电机的温度，当温度超过设定值时，关闭晶闸管并发出报警信号。
• 软起动保护：通过控制晶闸管的导通角，实现对电机输入电压的精确调节，以达到平稳起动、避免冲击和过电流的目的。

需求解析

解析单位：湖北省襄阳市 解析时间：2023-10-27

赵亮

襄阳市科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析比较清晰，研发内容和期望实现的技术目标明确。开展的项目研究对行业技术提升具有重要的现实意义，项目研究成功对推动行业的技术进步具有重要的意义。企业综合实力较好、研发实力较强、发展前景好。技术需求真实，市场潜力大。但该需求研发有一定难度，建议请相关领域专家协同攻关。

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