变频调速恒压供水中问题分析（变频调速中的软启动、软停止）

在调速泵切换到工频状态运行时，会产生很大电流，有可能对电网造成冲击。并且， 水泵在工变频来回切换的过程中也会对管网水压造成很大波动，影响用户的用水舒适度 [49]。如图4.9为，变频调速恒压系统的电气控制原理图。当用水量小于一台水泵工频运 行的出水量时，变频器对单泵水泵调速运行（假定为Mi泵），此时除了开关KM2是闭 合的，其他开关都断开；当用水量大于一台泵工频运转的出水量时，Mi泵切换成工频 运行，变频器对M2调速，此时KMi、KM4闭合，其他开关都断开；当用水量大于两台 泵用水量时，Mi、M2泵都工频运行，变频器对M3调速，此时KMi、KM3、KM6闭合， 其他开关断开；最终可能三台水泵全部工频运行，此时KMi、KM3、KM5闭合，其他开 关断开。

图4.9变频调速恒压系统的电气控制原理图

在变频调速恒压供水系统中，当水泵变频调速运行切换成工频运行时，刚脱离变频 器的水泵在惯性作用下高速运转，电机转子中存在着很大的电流，此电流形成的磁场电 机定子中感应出较高的电压，此电压与电网的电压频率和相位都不同。若此时立即将电 机合到电网上使之工频运转，会产生非常大的冲击电流，对电机及配电设施产生非常大 的损害，影响电机的使用寿命，甚至直接将电机烧毁。通常的解决办法是，根据电机容 量大小，确定一个合适的延时，等转子电流衰减到一定程度再将电机合到电网上。但是， 当电机脱离变频器经过一定延时后并入电网，此期间由于水的势能阻止电机旋转，水泵 失去了很大动力，转速迅速降低，此时若将电机并入电网近似于直接启动，仍将产生很 大的电流冲击，所以此方法效果一直不太理想。

本文将介绍一款软启动器，以解决此类问题。软启动器的基本原理是通过改变晶闸 管的导通角来改变输出电压，使电机无论是启动、切换、停止过程中按照预先设定的方 式逐渐变化，从而使整个过程平稳。如图4.10所示，当要启动M1电机时，软启动器的 起始导通角为零，将KM11闭合，然后软启动器晶闸管的导通角由小逐渐变大，电机端 电压逐渐升高至电网电压，电机可完成平稳启动。此时电机的端电压与电网电压的频率 和相位相同，这样就可合并KM12开关，断开KM11开关，软启动器退出运行。在电机 由软启动器向电网切换过程中，电机端子上始终保持较稳定电压，所以整个启动过程平 稳，无冲击；当要关闭一台电机时，比如关闭M1电机。软启动器先使晶闸管全导通， 输出电压接近电网电压，然后将KM11闭合，断开KM12。这时就由软启动器单独带动 M1电机，软启动器逐渐降低输出电压，电机转速逐渐下降，直到停机，停机后KM11 断开。

综上所述，软启动器的引入能够避免在电机启动、切换、停机过程中所产生的巨大 冲击电流，避免了对电机及电网的损害，同时也保证了用户用水的舒适性。