工业电机控制与软启详解

工控领域常见的变频驱动与软启有电动起重机、泵机、压缩机、暖通空调系统、风机、传送装置，已经广泛应用并比较成熟，工业机器人则需要更高效与高精度的电机控制，涉及伺服系统，功率范围相比变频器要窄一些。

变频器应用

如下图，交流输入端采用大电流保险丝，同时会添加压敏电阻与气体放电管作为浪涌保护。有些会在变频器外面直接串接防雷模块，输入端会有整流模块。滤波后端有些为了保护逆变器半导体产品会增加半导体保险丝，逆变通常采用两电平半桥方案或者三电平“I”型IGBT方案。功率半导体的驱动端口会加齐纳管或者TVS作为驱动浪涌保护，辅助电源通常采用电压800V-1200V的MOSFET作为开关管，个别输入电压高的应用会采用双管反激方案。变频器通常由操作面板，需要用到轻触开关、旋钮开关、滑动开关等。

如下为参考结构拓扑以及对应的产品系列，鉴于各个不同应用与功率等级的差异，产品只做参考，具体应用会有更适用的产品推介。

交流保险丝有插件式也有锁螺栓供选择，电流覆盖范围从1-1200A。

压敏电阻作为防雷必备产品，从安全性的角度考虑，还有带温度保险丝的压敏可以提供更可靠的保护，能有效避免压敏失效燃烧起火的现象。

整流桥有IXYS二极管与可控硅模块，产品的可靠性较高，逆变器有半桥与单管IGBT可选。现在对于效率要求比较高的采用碳化硅方案，1200V SiC MOSFET也可以提供。

驱动IC主要提供低边驱动IC，电流最大可以刀30A，SiC驱动还有非对称的TVS可以左右门级浪涌保护，一个替代两个，感兴趣的可以具体再做了解。

软启的控制与保护方案

软启是通过可控硅产品来控制导通角，从而实现小电流启动的控制方案，下方给出了纯可控硅的控制，可以作为变频器驱动。有些应用纯粹的软启动限流的，会有可控硅与继电器搭配，通过可控硅串接电阻进行软启动，在启动完毕后闭合接触器，可控硅因为压差问题就自动关断。

变频器与软启结构相对简单一些，针对性的是保护与控制产品的匹配，以及新型解决方案的使用，另外变频器如果遇到IGBT CE耐压过高的问题，有加RC吸收回路的，另一种方案是加有源钳位，通过GC两端串联TVS可以实现IGBT延缓关断的功能，从而实现高效的浪涌保护效果。

非对称TVS，正压+15/18/20V，负压-5V，碳化硅MOSFET驱动通常需要加负压，而且门级耐压相对有限，可以并联非对称TVS在GS两端作为驱动保护。