中心論題：

• 電機起動控製的三種方式
• 軟起動器對晶閘管的要求
• 晶閘管模塊中使用的裝配和連接技術
• SEMiSTAT模塊的技術指標

解決方案：

• SEMiSTART模塊中兩個晶閘管芯片反並聯連接
• EMiSTART模塊中兩個晶閘管芯片被壓在兩個散熱器之間

現xian在zai，軟ruan起qi動dong器qi已yi廣guang泛fan用yong於yu電dian動dong機ji的de起qi動dong。而er在zai軟ruan起qi動dong裝zhuang置zhi中zhong
，半ban導dao體ti必bi須xu極ji其qi堅jian固gu以yi應ying對dui較jiao大da的de芯xin片pian溫wen度du變bian化hua，同tong時shi必bi須xu表biao現xian出chu非fei常chang好hao的de負fu載zai循xun環huan能neng力li。如ru果guo這zhe些xie要yao求qiu都dou滿man足zu
，那na麼me軟ruan起qi動dong裝zhuang置zhi就jiu會hui有you很hen長chang的de使shi用yong壽shou命ming。

SEMiSTART 是一款專為軟起動裝置設計的反並聯晶閘管模塊。得益於其所采用的雙麵晶閘管芯片冷卻技術，SEMiSTART 的內部熱阻隻有模塊化設計中傳統器件的一半。此外，該緊湊型模塊還使用了被證明有效的壓接技術。總而言之，SEMiSTART 模塊為解決感應電機起動時所產生的大起動電流問題，提供了一個最佳的且可靠性高的解決方案.

在驅動工程領域，所采用的驅動電機主要是三相感應電機。這類電機通常具有如下的優點：堅固的設計
；維護費用低；性價比高。

電機起動控製的三種方式
在實際中
，有三種不同的電機起動控製方式。

a.直接在線起動
對於三相感應電機（異步電機），直zhi接jie在zai線xian起qi動dong產chan生sheng非fei常chang高gao的de電dian機ji起qi動dong轉zhuan矩ju和he起qi動dong電dian流liu。高gao起qi動dong轉zhuan矩ju會hui導dao致zhi機ji械xie損sun壞huai，比bi如ru由you三san相xiang感gan應ying電dian機ji驅qu動dong的de傳chuan送song帶dai可ke能neng會hui被bei撕si裂lie，大da起qi動dong電dian流liu能neng夠gou導dao致zhi電dian網wang中zhong產chan生sheng尖jian峰feng電dian壓ya。驅qu動dong電dian機ji越yue大da，所suo產chan生sheng的de影ying響xiang越yue嚴yan重zhong。
為wei了le應ying對dui這zhe些xie不bu良liang的de影ying響xiang
，起qi動dong階jie段duan施shi加jia到dao感gan應ying電dian機ji上shang的de電dian壓ya要yao被bei控kong
，這zhe意yi味wei著zhe起qi動dong電dian流liu和he相xiang應ying的de起qi動dong轉zhuan矩ju會hui受shou到dao限xian製zhi。不bu同tong的de起qi動dong方fang式shi對dui電dian機ji起qi動dong電dian流liu的de影ying響xiang如ru圖tu1所示。

b.Y-Δ起動器
一個簡單的解決方案是星形—三角形起動器（也稱為Y-Δ起動器）。這種方案中，電機的定子繞組在起動加速階段按照Y型連接
，一旦電機接近額定轉速，繞組變為Δ型連接。以Y型連接方式起動的效果在於，電機在達到正常轉速之前
，其每個定子繞組上的電壓隻有正常時的1/姨3 。通常使用機械接觸器完成繞組從Y型到Δ 型連接的轉換。然而
，由於隻有2 個轉換連接（Y 和Δ）

，因此把“控製”這個術語用在這裏並不是特別合適。

此外，這種類型的起動器“控製”維護費用並不低
，因為存在電弧，導致機械接觸器容易磨損而需要被更換。

c.軟起動器
為了控製起動階段施加在感應電機上的電壓，需要一個軟起動裝置（軟起動器）。在軟起動器中，半導體（晶閘管）被用於電壓的控製。其工作原理如圖2所示。

兩liang個ge反fan並bing聯lian晶jing閘zha管guan以yi串chuan聯lian的de方fang式shi連lian接jie在zai電dian機ji繞rao組zu和he電dian網wang之zhi間jian。在zai加jia速su到dao正zheng常chang轉zhuan速su的de過guo程cheng中zhong，通tong過guo相xiang控kong的de方fang式shi使shi得de電dian機ji繞rao組zu電dian壓ya受shou控kong。根gen據ju晶jing閘zha管guan什shen麼me時shi候hou被bei觸chu發fa（觸發延遲角α），電機的起動轉矩和起動電流可被設置在期望值上。采用軟起動控製的另一個好處在於起動時間也可以被控製。
 

流liu經jing晶jing閘zha管guan的de電dian流liu在zai晶jing閘zha管guan內nei部bu產chan生sheng功gong耗hao。該gai功gong耗hao會hui使shi晶jing閘zha管guan的de溫wen度du升sheng高gao，因yin此ci必bi須xu對dui其qi進jin行xing冷leng卻que。為wei了le避bi免mian起qi動dong加jia速su過guo程cheng結jie束shu後hou晶jing閘zha管guan依yi舊jiu消xiao耗hao功gong率lv
，采cai用yong一yi個ge機ji械xie旁pang路lu開kai關guan（機械接觸器）將jiang晶jing閘zha管guan旁pang路lu。由you於yu不bu用yong切qie換huan大da負fu載zai
，所suo以yi旁pang路lu開kai關guan可ke以yi相xiang對dui較jiao小xiao
，且qie不bu會hui被bei燒shao毀hui。由you於yu係xi統tong已yi經jing達da到dao了le正zheng常chang轉zhuan速su
，因yin此ci沒mei有you大da的de壓ya降jiang產chan生sheng
，這zhe些xie壓ya降jiang通tong常chang由you旁pang路lu開kai關guan的de接jie觸chu器qi來lai切qie換huan。唯wei一yi的de壓ya降jiang來lai源yuan於yu機ji械xie設she計ji和he已yi觸chu發fa的de晶jing閘zha管guan上shang的de壓ya降jiang
，這zhe意yi味wei著zhe不bu需xu要yao切qie換huan大da負fu載zai，這zhe就jiu是shi為wei什shen麼me軟ruan起qi動dong器qi的de維wei護hu費fei用yong低di。

軟起動器對晶閘管的要求
為wei確que保bao軟ruan起qi動dong器qi既ji結jie構gou緊jin湊cou


，性xing價jia比bi高gao又you不bu降jiang低di可ke靠kao性xing，軟ruan起qi動dong器qi中zhong所suo使shi用yong的de晶jing閘zha管guan必bi須xu滿man足zu一yi些xie重zhong要yao的de要yao求qiu，即ji使shi軟ruan起qi動dong器qi用yong在zai起qi動dong電dian流liu隻zhi幾ji倍bei於yu（3～5倍高）額定電流的係統中。在大規模係統中，起動電流的峰值常達幾kA
，yinci
，zaiqidongjieduan，jingzhaguanbixunenggouchengshouzhemegaodeqidongdianliu。raner
，yucitongshi，ruanqidongqibixuyouhuachengbenqiejiegoujinkenengdejincou

，suoyi
，suoshiyongdejingzhaguan（包括散熱器）的體積必須盡可能的小。
出chu於yu成cheng本ben的de考kao慮lv
，實shi際ji使shi用yong的de晶jing閘zha管guan的de額e定ding電dian流liu遠yuan小xiao於yu大da係xi統tong的de起qi動dong電dian流liu。這zhe就jiu是shi為wei什shen麼me晶jing閘zha管guan芯xin片pian會hui在zai起qi動dong階jie段duan，這zhe樣yang一yi個ge短duan時shi間jian內nei，會hui大da幅fu升sheng溫wen，如ru從congTStart=40℃到TRamp-up=130℃，導致芯片產生90℃的溫差。如果一個係統每小時切換3 次

，一年365天，每天8小時
，那麼10 年後總的負載變化次數將達到87 600次。

這些晶閘管必須能夠反複承受起動階段的過載電流十年。

基於以上要求，直到現在，軟起動器的製造商很難在市場上為他們的裝置找到最佳的半導體器件。

而這正是SEMIKRON 的反並聯晶閘管模塊SEMiSTART所涉足的領域，因為這款模塊是專為用於軟起動器而開發的。

晶閘管模塊中使用的裝配和連接技術
將一個矽片裝配和連接到一個器件上有不同的方法。在許多模塊中，矽片被焊在兩側（陽極和陰極側），並且是單麵冷卻。常用的焊接模塊的原理如圖3所示。

模塊中產生的熱量通過底板（單麵冷卻）擴散到散熱器中。這裏有一個特殊的問題，那就是晶閘管模塊中使用的各個器件的熱膨脹係數不同。在采用焊接方式連接的模塊中，矽（可控矽芯片），焊料和銅（主端子）yongyoubutongdepengzhangxishu，yiduanshijianhou
，youyufuzaixunhuancaozuo
，butongdexishudaozhilianjiexinpianhetongduanzidehanliaochanshengpilao。jieguo，hancengchuxianfenceng
，jihancengchuxianxixiaodeliewen。hancengpilaokailiedaozhirezudezengjia，zhefanguolaidaozhixinpianwendudeshenggaobingzuizhongshixinpiansunhuai。shishishang，zaihanjiemokuaizhong，xinpiansunhuaibingbushaojian。

相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，基(ji)於(yu)壓(ya)接(jie)技(ji)術(shu)的(de)模(mo)塊(kuai)中(zhong)的(de)芯(xin)片(pian)是(shi)通(tong)過(guo)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)連(lian)接(jie)在(zai)主(zhu)端(duan)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)。這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)中(zhong)，芯(xin)片(pian)不(bu)是(shi)焊(han)在(zai)兩(liang)個(ge)主(zhu)端(duan)子(zi)之(zhi)間(jian)，相(xiang)反(fan)，施(shi)加(jia)了(le)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)（幾kN）以使芯片“留”在主端子之間。實踐已經證明
，即使在大功率負載（額定電流>200 A）應用中，采用壓接技術的器件的負載循環能力遠遠優於采用焊接的器件。

這就是為什麼SEMIKRON 建議在大額定電流軟起動裝置中使用壓接器件的原因，而SEMiSTART中所使用的正是這種壓接技術。

SEMIKRON的SEMiSTART 模塊係列壓接技術原理如圖4所示。

SEMiSTART模塊中，用於芯片的連接技術基於壓接技術
，兩個晶閘管芯片反並聯連接並被壓在兩個散熱器之間。

這種類型的裝配和連接不包含焊層
，這就是為什麼SEMiSTART模塊擁有非常好的負載周期能力，因此使用壽命更長。

SEMiSTART模(mo)塊(kuai)的(de)散(san)熱(re)器(qi)根(gen)據(ju)芯(xin)片(pian)尺(chi)寸(cun)和(he)為(wei)用(yong)於(yu)軟(ruan)起(qi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)而(er)進(jin)行(xing)了(le)尺(chi)寸(cun)優(you)化(hua)
，因(yin)而(er)模(mo)塊(kuai)的(de)結(jie)構(gou)非(fei)常(chang)緊(jin)湊(cou)。晶(jing)閘(zha)管(guan)芯(xin)片(pian)和(he)散(san)熱(re)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)總(zong)熱(re)阻(zu)遠(yuan)小(xiao)於(yu)其(qi)他(ta)常(chang)規(gui)器(qi)件(jian)的(de)總(zong)熱(re)阻(zu)。由(you)於(yu)芯(xin)片(pian)被(bei)直(zhi)接(jie)壓(ya)在(zai)兩(liang)個(ge)散(san)熱(re)器(qi)之(zhi)間(jian)，並(bing)且(qie)雙(shuang)麵(mian)冷(leng)卻(que)，因(yin)此(ci)熱(re)阻(zu)的(de)確(que)非(fei)常(chang)小(xiao)。由(you)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)，與(yu)同(tong)類(lei)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)的(de)模(mo)塊(kuai)相(xiang)比(bi)


，其(qi)總(zong)體(ti)尺(chi)寸(cun)才(cai)有(you)可(ke)能(neng)更(geng)小(xiao)。

SEMiSTART 模塊的另一個優點在於它安裝便利，不需要安裝諸如平板可控矽所需的特殊夾具，也不需要模塊裝配中所需的導熱矽脂。

當然，SEMiSTART模塊也可用於其他用途，如保護電路。

SEMiSTAT模塊的技術指標
SEMiSTART模塊有三種不同的尺寸和總共五種不同的電流等級。

電流範圍在500～3000A，能夠承受最大電流長達20s（加速時間）
，晶閘管的最大關斷電壓為1800V。具體參數如表1所列。

SEMiSTART模塊相對於傳統方案有如下優點：結構緊湊，節省空間；由於熱阻小，半導體芯片和散熱器之間擁有更佳的熱阻；采用壓接技術（無焊層），從而可靠性非常高
；不需要選散熱器；安裝簡便，不需要特殊的夾具。

由於這些器件相對於傳統方案的優勢越來越明顯
，因此在未來幾年
，此係列模塊用於軟起動器的市場將繼續增長。