0 导言
现在，软起动器已广泛用于电动机的起动。而在软起动设备中，半导体有必要极端巩固以应对较大的芯片温度改变，一起有必要表现出十分好的负载循环才能。假如这些要求都满意，那么软起动设备就会有很长的运用寿命。
SEMiSTART 是一款专为软起动设备规划的反并联晶闸管模块。得益于其所选用的双面晶闸管芯片冷却技能，SEMiSTART 的内部热阻只要模块化规划中传统器材的一半。此外，该紧凑型模块还运用了被证明有用的压接技能。总而言之，SEMiSTART 模块为处理感应电机起动时所发生的大起动电流问题，供给了一个最佳的且可靠性高的处理计划.
在驱动工程范畴，所选用的驱动电机主要是三相感应电机。这类电机一般具有如下的长处：
1)巩固的规划;
2)维护费用低;
3)性价比高。
1 电机起动操控的三种办法
在实践中，有三种不同的电机起动操控办法。
1.1 直接在线起动
关于三相感应电机(异步电机)，直接在线起动发生十分高的电机起动转矩和起动电流。高起动转矩会导致机械损坏，比方由三相感应电机驱动的传送带或许会被撕裂，大起动电流可以导致电网中发生尖峰电压。驱动电机越大，所发生的影响越严峻。
为了应对这些不良的影响，起动阶段施加到感应电机上的电压要被控，这意味着起动电流和相应的起动转矩会受到限制。不同的起动办法对电机起动电流的影响如图1所示。
1.2 Y-Δ起动器
一个简略的处理计划是星形—三角形起动器(也称为Y-Δ起动器)。这种计划中，电机的定子绕组在起动加快阶段依照Y型衔接，一旦电机挨近额外转速，绕组变为Δ型衔接。以Y型衔接办法起动的作用在于，电机在到达正常转速之前，其每个定子绕组上的电压只要正常时的1/姨3 。一般运用机械接触器完结绕组从Y型到Δ 型衔接的转化。但是，因为只要2 个转化衔接(Y 和Δ)，因而把“操控”这个术语用在这儿并不是特别适宜。
此外，这种类型的起动器“操控”维护费用并不低，因为存在电弧，导致机械接触器简单磨损而需求被替换。
1.3 软起动器
为了操控起动阶段施加在感应电机上的电压，需求一个软起动设备(软起动器)。在软起动器中，半导体(晶闸管)被用于电压的操控。其作业原理如图2所示。
两个反并联晶闸管以串联的办法衔接在电机绕组和电网之间。在加快到正常转速的进程中，经过相控的办法使得电机绕组电压受控。依据晶闸管什么时候被触发(触发推迟角α)，电机的起动转矩和起动电流可被设置在期望值上。选用软起动操控的另一个长处在于起动时刻也可以被操控。
流经晶闸管的电流在晶闸管内部发生功耗。该功耗会使晶闸管的温度升高，因而有必要对其进行冷却。为了防止起动加快进程完毕后晶闸管仍旧耗费功率，选用一个机械旁路开关(机械接触器)将晶闸管旁路。因为不必切换大负载，所以旁路开关可以相对较小，且不会被焚毁。因为体系现已到达了正常转速，因而没有大的压降发生，这些压降一般由旁路开关的接触器来切换。仅有的压降来源于机械规划和已触发的晶闸管上的压降，这意味着不需求切换大负载，这便是为什么软起动器的维护费用低。
2 软起动器对晶闸管的要求
为保证软起动器既结构紧凑，性价比高又不下降可靠性，软起动器中所运用的晶闸管有必要满意一些重要的要求，即便软起动器用在起动电流只几倍于(3～5倍高)额外电流的体系中。在大规模体系中，起动电流的峰值常达几kA，因而，在起动阶段，晶闸管有必要可以接受这么高的起动电流。但是，与此一起，软起动器有必要优化本钱且结构尽或许的紧凑，所以，所运用的晶闸管(包括散热器)的体积有必要尽或许的小。
出于本钱的考虑，实践运用的晶闸管的额外电流远小于大体系的起动电流。这便是为什么晶闸管芯片会在起动阶段，这样一个短时刻内，会大幅升温，如从TStart=40℃到TRamp-up=130℃，导致芯片发生90℃的温差。假如一个体系每小时切换3 次，一年365天，每天8小时，那么10 年后总的负载改变次数将到达87 600次。
这些晶闸管有必要可以重复接受起动阶段的过载电流十年。
依据以上要求，直到现在，软起动器的制造商很难在商场上为他们的设备找到最佳的半导体器材。
而这正是SEMIKRON 的反并联晶闸管模块SEMiSTART所进入的范畴，因为这款模块是专为用于软起动器而开发的。
3 晶闸管模块中运用的装置和衔接技能
将一个硅片装置和衔接到一个器材上有不同的办法。在许多模块中，硅片被焊在两边(阳极和阴极侧)，而且是单面冷却。常用的焊接模块的原理如图3所示。
模块中发生的热量经过底板(单面冷却)分散到散热器中。这儿有一个特别的问题，那便是晶闸管模块中运用的各个器材的热膨胀系数不同。在选用焊接办法衔接的模块中，硅(可控硅芯片)，焊料和铜(主端子)具有不同的膨胀系数，一段时刻后，因为负载循环操作，不同的系数导致衔接芯片和铜端子的焊料发生疲惫。成果，焊层呈现分层，即焊层呈现细微的裂纹。焊层疲惫开裂导致热阻的添加，这反过来导致芯片温度的升高并最终使芯片损坏。事实上，在焊接模块中，芯片损坏并不罕见。
比较之下，依据压接技能的模块中的芯片是经过接触压力衔接在主端子之间的。这些模块中，芯片不是焊在两个主端子之间，相反，施加了十分高的接触压力(几kN)以使芯片“留”在主端子之间。实践现已证明，即便在大功率负载(额外电流>200 A)运用中，选用压接技能的器材的负载循环才能远远优于选用焊接的器材。
这便是为什么SEMIKRON 主张在大额外电流软起动设备中运用压接器材的原因，而SEMiSTART中所运用的正是这种压接技能。
SEMIKRON的SEMiSTART 模块系列压接技能原理如图4所示。
SEMiSTART模块中，用于芯片的衔接技能依据压接技能，两个晶闸管芯片反并联衔接并被压在两个散热器之间。
这种类型的装置和衔接不包括焊层，这便是为什么SEMiSTART模块具有十分好的负载周期才能，因而运用寿命更长。
SEMiSTART模块的散热器依据芯片尺度和为用于软起动设备而进行了尺度优化，因而模块的结构十分紧凑。晶闸管芯片和散热器之间的总热阻远小于其他惯例器材的总热阻。因为芯片被直接压在两个散热器之间，而且双面冷却，因而热阻确实十分小。因为这个原因，与同类电流密度的模块比较，其整体尺度才有或许更小。
SEMiSTART 模块的另一个长处在于它装置便当，不需求装置比如平板可控硅所需的特别夹具，也不需求模块装置中所需的导热硅脂。
当然，SEMiSTART模块也可用于其他用处，如维护电路。
4 SEMiSTAT模块的技能指标
SEMiSTART模块有三种不同的尺度和一共五种不同的电流等级。
电流范围在500～3000A，可以接受最大电流长达20s(加快时刻)，晶闸管的最大关断电压为1800V。详细参数如表1所列。
SEMiSTART模块相关于传统计划有如下长处：
1)结构紧凑，节约空间;
2)因为热阻小，半导体芯片和散热器之间具有更佳的热阻;
3)选用压接技能(无焊层)，然后可靠性十分高;
4)不需求选散热器;
5)装置简洁，不需求特别的夹具。
因为这些器材相关于传统计划的优势越来越显着，因而在未来几年，此系列模块用于软起动器的商场将持续增加。
