交流感應(yīng)電機(jī)不能在滿額輸入電壓下啟動(dòng)（或停止），其合理理由包括：極高的堵轉(zhuǎn)電流以及高達(dá)滿載轉(zhuǎn)矩230%的轉(zhuǎn)矩。固態(tài)降壓（SSRV）軟啟動(dòng)器的作用就是減弱電機(jī)的這種超高涌流以及因此對(duì)關(guān)聯(lián)設(shè)備或系統(tǒng)組件產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力所造成的破壞性后果。
許多新型軟啟動(dòng)器并不需要一直運(yùn)行。集成的旁路接觸器在電機(jī)達(dá)到正常運(yùn)行速度之后啟用，將電機(jī)連到線路上，這時(shí)啟動(dòng)器就可以關(guān)閉了。由于使用了固態(tài)控制做邏輯引擎，軟啟動(dòng)器的保護(hù)和診斷作用也在加強(qiáng)。但是，可控硅整流器（SCR）仍然是主要的供電部件。
ABB公司看到了軟控制器更廣泛的功能，著重將其用作電機(jī)保護(hù)中繼器件。ABB低壓產(chǎn)品與系統(tǒng)的產(chǎn)品經(jīng)理PaulTerry表示：“我們期望，軟控制器的作用將不僅僅是對(duì)感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)或軟停機(jī)?！睘檎f明“高級(jí)”軟啟動(dòng)器將根據(jù)輸入的電機(jī)電流、電壓和溫度信號(hào)，提供保護(hù)功能，Terry列舉了超載/欠載條件下的相位失衡、相位反轉(zhuǎn)、瞬間跳閘作為例子。在ABB的PST系列器件中，使用了用戶編程的定時(shí)閾值及更準(zhǔn)確的電機(jī)傳感器來限制令人討厭的脫扣。
SchneiderElectric北美運(yùn)營(yíng)部的電機(jī)控制業(yè)務(wù)總監(jiān)CharlesForsgard指出，SSRV器件最初就有簡(jiǎn)單的電壓斜坡設(shè)計(jì)，提供“更軟”的機(jī)械啟動(dòng)，減小電機(jī)的涌流，但是其效果取決于被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性。Forsgard說：“如果電機(jī)有一點(diǎn)負(fù)載，那么就可能完全沒有‘軟啟動(dòng)’效果?！?
Siemens新發(fā)布的Sirius3RW40軟啟動(dòng)器標(biāo)稱為75-300hp（460伏），采用了兩相“極性平衡”控制（上半部顯示的兩種型號(hào)）。更大的3RW44型號(hào)（下半部顯示）在460伏條件下提供的閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制范圍是15-950hp。
新的方法著重于轉(zhuǎn)矩斜坡方案，而不是電壓斜坡。它依賴于新一代控制算法，能夠判斷功率和功率因子。利用有關(guān)電機(jī)電壓和電流的信息，軟啟動(dòng)器可以推出實(shí)際的定子功率、定子損耗，從而得到供給轉(zhuǎn)子的實(shí)際功率。Forsgard繼續(xù)指出：“轉(zhuǎn)子的功率被用來計(jì)算實(shí)際的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，只要電機(jī)負(fù)載沒有超出電流限制的設(shè)定值，SSRV啟動(dòng)器就繼續(xù)跟蹤轉(zhuǎn)矩斜坡。
在轉(zhuǎn)矩斜坡方案中，根據(jù)操作員在“轉(zhuǎn)矩參考/斜坡”模塊輸入的電機(jī)標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩、初始轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩上限等數(shù)值，加上轉(zhuǎn)矩斜坡時(shí)間，轉(zhuǎn)矩控制器可以計(jì)算得到期望的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。Fosgard解釋道：“接著，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與期望值的關(guān)系，用控制器控制可控硅的擊發(fā)。重點(diǎn)在于，電機(jī)轉(zhuǎn)矩不再嚴(yán)格依賴于電機(jī)的電壓或電機(jī)的速度－轉(zhuǎn)矩特性，而是更多地由所設(shè)計(jì)的斜坡決定。
極性平衡，更小的器件
SiemensEnergyandAutomation公司的RVSS啟動(dòng)器產(chǎn)品經(jīng)理SteveKoch表示，該公司的SSRV軟啟動(dòng)器技術(shù)的最新特點(diǎn)是名為“極性平衡”的專利控制技術(shù)。通過均勻的電機(jī)啟動(dòng)特性（速度、轉(zhuǎn)矩和電流），兩相控制能保證平穩(wěn)安靜的啟動(dòng)，從而避免了使用直流部件。
他解釋道，受控的兩個(gè)相位重疊產(chǎn)生的電流將流入第三個(gè)未受控的相位，導(dǎo)致三個(gè)相位的電流在電機(jī)的啟動(dòng)過程中出現(xiàn)不對(duì)稱的分布。此外，兩個(gè)受控相位中的功率半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生直流分量，在啟動(dòng)電壓低于50%時(shí)將引發(fā)有害的電機(jī)噪音。據(jù)稱，極性平衡能消除這些啟動(dòng)過程中的不良效應(yīng)。（出于經(jīng)濟(jì)角度考慮，兩相控制在軟啟動(dòng)器中得到普遍應(yīng)用。）
Koch說：“啟動(dòng)過程的聲學(xué)質(zhì)量幾乎達(dá)到了三相受控啟動(dòng)的質(zhì)量，這是通過持續(xù)地動(dòng)態(tài)調(diào)整或平衡電機(jī)啟動(dòng)過程中不同極性的電流半波而實(shí)現(xiàn)的?！?BR>BaldorElectric公司的器件產(chǎn)品經(jīng)理JeffLovelace提到，最新進(jìn)展是在功率輸出保持不變的情況下更緊湊的軟啟動(dòng)器封裝，這歸因于大幅度減小的SCR尺寸。他還提到，由于更廣泛地使用低成本的微處理器和鍵盤編程，而不是電位計(jì)來配置軟啟動(dòng)器，控制邏輯變得更快。Lovelace是這樣說的：“由于微處理器是內(nèi)置的，我們可以在運(yùn)行負(fù)載較小時(shí)通過調(diào)節(jié)控制輸出，改善功率因子。”他將其看成是一種避免電機(jī)磁通過高的“優(yōu)化”手段。
Danfoss北美運(yùn)動(dòng)控制的產(chǎn)品專家DouglasYates提到了新式的低熱膨脹（LTE）技術(shù)，通過使用新的材料，從根本上消除在傳統(tǒng)的電源繼電器中常見的電源芯片技術(shù)所遇到的熱膨脹效應(yīng)（以及其它問題）。他解釋說，由于電源芯片、傳熱導(dǎo)體、以及電流導(dǎo)線夾之間的熱膨脹系數(shù)不同，電源芯片產(chǎn)生的大量熱量會(huì)導(dǎo)致金屬疲勞?！按送?，焊接過程中的氣泡會(huì)在芯片上產(chǎn)生熱點(diǎn)，這會(huì)損害性能，并可能引起擊穿。”
LTE的設(shè)計(jì)使用更少的焊接點(diǎn)，提高了散熱效率。據(jù)報(bào)導(dǎo)，有一種新的單槍真空焊接工藝能夠防止氣泡和熱點(diǎn)的形成。DanfossMCI的軟啟動(dòng)器使用了LTE技術(shù)，提供了良好的固態(tài)繼電器開關(guān)速度，并延長(zhǎng)了器件壽命。Yates說：“這項(xiàng)技術(shù)可以將傳統(tǒng)的固態(tài)繼電器的壽命延長(zhǎng)10倍，這意味著能為用戶提供更高的可靠性和更長(zhǎng)的器件使用壽命。”
內(nèi)置旁路
RockwellAutomation公司的產(chǎn)品經(jīng)理SteveLitzau強(qiáng)調(diào)，相對(duì)于前一代器件而言，固態(tài)啟動(dòng)器更加緊湊、擁有更強(qiáng)的功能?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)都帶有內(nèi)置旁路，當(dāng)電機(jī)達(dá)到全速時(shí)打開，以減小固態(tài)功率部分的功率（熱）損耗。這樣，封裝就能做得更小，而又不需要使用特殊的冷卻方法。Litzau觀察到，新發(fā)布的啟動(dòng)器有75%到80%都帶有內(nèi)置旁路。他說：“這個(gè)比例還在升高。固態(tài)啟動(dòng)器一般都有內(nèi)置的可配置輸入/輸出，而且除了運(yùn)行在單機(jī)設(shè)計(jì)里面之外，它們還可以設(shè)置成在受控條件下通過網(wǎng)絡(luò)（比如DeviceNet）提供監(jiān)控反饋?！?
同樣，Eaton公司也認(rèn)為軟啟動(dòng)器的“旁路運(yùn)行模式”是值得注意的特性。這種特性作為其IT（智能技術(shù)）產(chǎn)品線的一部分，顯著地減小了啟動(dòng)器產(chǎn)生的熱量，使封裝尺寸和成本可以減到最小。該公司功率控制產(chǎn)品經(jīng)理RodneyPartain說：“同時(shí)，旁路接觸器位于軟啟動(dòng)器內(nèi)部，無需額外的設(shè)備，進(jìn)一步減小了封裝尺寸，并且最大限度縮短了安裝時(shí)間?！盓aton的IT低壓軟啟動(dòng)器（比如S752、S801和S811）使用24伏直流脈寬調(diào)制（PWM）線圈控制旁路接觸器，據(jù)稱在穩(wěn)態(tài)下最小功耗僅為5瓦。Partain補(bǔ)充道：“PWM線圈與高效的供電電源結(jié)合起來，減小了電力系統(tǒng)的擾動(dòng)造成的負(fù)面效應(yīng)，并克服功率損耗。”

圖2：為了盡可能提高靈活性和對(duì)不同負(fù)載的適用性，SchneiderElectric公司的SSRV軟啟動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩斜坡控制將初始轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩上限和加速時(shí)間都設(shè)計(jì)成了用戶可調(diào)整的。
上述低壓IT軟啟動(dòng)器以及中壓MV801都帶有軟啟動(dòng)/軟停機(jī)的控制和靈活的保護(hù)功能。據(jù)Partain介紹，S811啟動(dòng)器添加了由數(shù)字接口模塊（DIM）實(shí)現(xiàn)的通信功能，該模塊具有易使用的操作員界面。DIM使用戶能夠安全對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行配置、運(yùn)行、監(jiān)控和故障排查。S811通過其內(nèi)置Cutler-HammerQCPort（快速連接）的通信功能連接各種網(wǎng)絡(luò)，其中包括DeviceNet、以太網(wǎng)以及Profibus。
停機(jī)也應(yīng)平穩(wěn)
所有的撰稿人都提到了SSRV啟動(dòng)器的“軟停機(jī)”功能的重要性，特別是在減輕水泵應(yīng)用領(lǐng)域中刺耳的、破壞性的水錘效應(yīng)方面。
ABB公司的Terry認(rèn)為，雖然很多軟啟動(dòng)器都提供了這種功能，安裝人員和用戶經(jīng)常忽視“軟停機(jī)”的作用。這可能是由于“害怕”使用復(fù)雜的界面修改出廠默認(rèn)設(shè)置，或者就是沒有認(rèn)識(shí)到軟停機(jī)的好處。為了改變這種狀況，ABB已經(jīng)在其PST系列產(chǎn)品中采用了純文本HMI（界面），引導(dǎo)操作員/安裝員進(jìn)行設(shè)置，從帶有明確說明文字、基于應(yīng)用的編程組別中選擇最符合應(yīng)用情況的配置選項(xiàng)。
Baldor的Lovelace也認(rèn)為軟停機(jī)功能經(jīng)常被“隱藏”，他說：“大部分人認(rèn)為使用‘軟啟動(dòng)’只是啟動(dòng)電機(jī)這一個(gè)目的。他們沒有認(rèn)識(shí)到負(fù)載的軟停機(jī)所提供的好處?！避浲C(jī)的好處包括防止電機(jī)驟然停下給機(jī)器造成的機(jī)械應(yīng)力。
在軟停機(jī)方面，因?yàn)楣逃械厝狈φ嬲臏p速控制，早期的（電壓斜坡）SSRV啟動(dòng)器是有局限性的。在SchneiderElectric的Forsgard看來，在對(duì)付低負(fù)載電機(jī)時(shí)這一點(diǎn)尤為明顯。然而，有了現(xiàn)代的轉(zhuǎn)矩控制之后，SSRV啟動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩線性斜坡降低功能可以降低離心泵負(fù)載的速度。Forsgard補(bǔ)充解釋說：“速度的逐漸減小使其可以協(xié)調(diào)回止閥的關(guān)閉，而不引起水錘效應(yīng)?！避泦?dòng)器持續(xù)監(jiān)控電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，這樣當(dāng)它收到停機(jī)命令時(shí)，已經(jīng)做好了啟動(dòng)泵負(fù)載線性減速的準(zhǔn)備，甚至在電機(jī)負(fù)載只有60%－70%的情況下也能做到。
在其Sirius啟動(dòng)器中，Siemens提供了三種電機(jī)停機(jī)的方法：慣性停止、軟停機(jī)、直流注入。新型的Sirius3RW44結(jié)合了直流注入制動(dòng)和閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制（使用軟件和電流反饋使電壓逐漸減?。┮赃_(dá)到使驅(qū)動(dòng)負(fù)載快速停止的目的。對(duì)軟停機(jī)的重視在很大程度上是與應(yīng)用相關(guān)的。Koch說：“對(duì)于水泵來說，為防止水錘效應(yīng)，軟停機(jī)尤為重要。”

圖3：來自ABB的PST系列軟啟動(dòng)器采用了純文本HMI（界面），以幫助用戶進(jìn)行設(shè)置，包括離心泵或壓縮機(jī)的軟停機(jī)設(shè)置。界面中還內(nèi)置了粉碎機(jī)、攪拌機(jī)及其它編程組別。
Sirius3RW44啟動(dòng)器使用了閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，以防止泵關(guān)閉時(shí)水壓突然發(fā)生變化，或減輕傳送帶停下時(shí)所承受的機(jī)械應(yīng)力。Siemens提及銑床作為需要制動(dòng)優(yōu)化的例子。比如，為鋁制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)模塊打孔的銑頭配備了15千瓦的電機(jī)，當(dāng)它被關(guān)掉時(shí)，由于銑頭極大的慣性力矩，停機(jī)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。而更換模具或機(jī)器安裝所引起的空閑時(shí)間是不可接受的。Koch補(bǔ)充說道：“Siemens的3RW44啟動(dòng)器使用了閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制和動(dòng)態(tài)直流制動(dòng)，以縮減機(jī)器冗長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間。”
啟動(dòng)的對(duì)立面
Danfoss的Yates指出，軟停機(jī)是軟啟動(dòng)的直接對(duì)立面。通過逐漸減小施加給電機(jī)的線電壓直到零（或某個(gè)預(yù)先設(shè)定的較小值），可以延長(zhǎng)電機(jī)的停機(jī)時(shí)間。Danfoss的Ci-tronic系列電機(jī)控制產(chǎn)品提供了軟停機(jī)和軟啟動(dòng)功能，而且其精度易于調(diào)節(jié)。斜坡上升/下降時(shí)間可以在0.5秒－10秒之間進(jìn)行設(shè)置，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也可以設(shè)置成標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩的0-85%。此外，它還提供了突跳式啟動(dòng)功能（200ms內(nèi)達(dá)到滿載轉(zhuǎn)矩），適用于需要突跳轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用，如帶載傳送帶和封裝機(jī)器。
按照Yates的說法，Ci-tronic控制器能夠適用于需要頻繁啟動(dòng)和停止的情形。他說：“為了保證最優(yōu)的速度和準(zhǔn)確性，很多這種控制器都采用了過零翻轉(zhuǎn)技術(shù)（當(dāng)電壓為零時(shí)接觸器總是翻轉(zhuǎn)）。”
RockwellAutomation也指出，軟啟動(dòng)器既能延長(zhǎng)電機(jī)停機(jī)時(shí)間，也能縮短電機(jī)停機(jī)時(shí)間。雖然很多應(yīng)用需要避免突然停機(jī)，但是有的應(yīng)用為了提高生產(chǎn)量或運(yùn)作效率，需要依靠制動(dòng)手段實(shí)現(xiàn)更快的停機(jī)。Litzau舉了帶鋸作為例子，在這種應(yīng)用中，比“慣性停止”更快的制動(dòng)手段有助于維護(hù)工作，并能最大限度地縮短總的停機(jī)時(shí)間。
Eaton的Partain表示：“有太多的產(chǎn)品完全只著重于軟啟動(dòng)，而不關(guān)注軟停機(jī)的好處。”Cutler-Hammer的IT軟啟動(dòng)器提供了各種不同的停機(jī)選項(xiàng)。Partain介紹道，S801和MV801提供了一種泵控制選項(xiàng)，據(jù)稱，其采用的精密算法能最大限度減小泵啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)引起水錘效應(yīng)的壓力峰值。此外，S701軟啟動(dòng)控制器的直流制動(dòng)選項(xiàng)則能快速停止強(qiáng)慣性的負(fù)載，無需使用機(jī)械制動(dòng)。

圖4：Danfoss的CI-tronic電機(jī)控制器的覆蓋范圍達(dá)到了25hp（依輸入電壓而定），它采用了低熱膨脹（LTE）技術(shù)，與使用傳統(tǒng)的電源芯片技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，其器件尺寸得到了顯著的減小。最小的MCI3軟啟動(dòng)器模塊寬度只有22.5毫米（0.9英寸）。MCI15模塊（如圖所示）480伏條件下的標(biāo)稱值可達(dá)10hp。
安全的24伏直流控制
使用低壓直流電作為軟啟動(dòng)器的實(shí)際控制電壓的好處是保護(hù)操作員，并與安全標(biāo)準(zhǔn)保持一致。一般說來，是在器件內(nèi)部進(jìn)行直流電壓的轉(zhuǎn)換，但是有一些制造商提供了外部（直接的）24伏直流設(shè)計(jì)。
Eaton作為低壓直流控制的推動(dòng)者已經(jīng)有一段時(shí)間了，它于1999年就推出了ITSoftStarts系列SSRV器件，只使用24伏直流控制。這種類型的控制消除了控制系統(tǒng)工作人員所面臨的危險(xiǎn)。Partain說：“此外，使用24伏直流控制還更容易遵守NEC和OSHA的安全規(guī)定。從全球角度來看，直流電壓避免了全球各地使用不同交流輸入電壓的轉(zhuǎn)換問題?！盓aton的S752、S801和S811低壓?jiǎn)?dòng)器都使用24伏直流控制。
ABB公司幾乎在同一時(shí)期開始使用24伏直流控制。它的軟啟動(dòng)器一般通過內(nèi)部的交流－直流供電電源，在控制板上進(jìn)行降壓，得到低壓直流。在新的PST系列中，內(nèi)部供電電源的交流輸入電壓范圍很廣（100伏－250伏），適用于全球各地的市場(chǎng)。Terry解釋到，操作員的安全仍然得到了保證，因?yàn)樗械妮敵鲇|頭都是24伏直流電。他補(bǔ)充道：“這吸取了兩種方法的長(zhǎng)處——110伏（或220伏）交流電的便利和24伏直流電的安全?！?BR>Baldor的Lovelace則認(rèn)為，對(duì)24伏直流控制方案的認(rèn)可程度依賴于不同的市場(chǎng)。美國(guó)的用戶很歡迎120伏交流控制；而歐洲用戶受特殊法規(guī)的約束，積極尋求24伏直流控制。Lovelace說：“要使你的控制產(chǎn)品在兩個(gè)市場(chǎng)上都得到認(rèn)可需要一些額外的硬件設(shè)備?！彼瑫r(shí)補(bǔ)充說，美國(guó)新一代的系統(tǒng)集成商也開始關(guān)注低壓直流控制產(chǎn)品。
RockwellAutomation的Litzau注意到，低壓直流控制與通信功能一樣，都在固態(tài)啟動(dòng)器產(chǎn)品上開始流行。他說：“低電壓為控制器提供了高度的安全性，消除了由于疏忽大意接觸而造成的危險(xiǎn)。它還使用戶能夠在普通的控制方面使用與通信架構(gòu)相同的供電電源。”Rockwell在其軟啟動(dòng)器中同時(shí)提供了24伏直流控制和120伏－240伏交流控制。
由于變頻驅(qū)動(dòng)（VFD）技術(shù)的成本下降，并且其尺寸達(dá)到“微”量級(jí)，有一段時(shí)期它被認(rèn)為對(duì)電機(jī)啟動(dòng)器的生存構(gòu)成了潛在威脅。而隨著轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)引入到SSRV軟啟動(dòng)器中，且軟啟動(dòng)器的成本和尺寸同VFD一樣地縮減，SchneiderElectric仍然對(duì)這些器件的生命力保持了信心。SSRV軟啟動(dòng)器的吸引力將保持下去，F(xiàn)orsgard補(bǔ)充道：“特別是在不要求處理速度控制的大馬力應(yīng)用領(lǐng)域。”
Litzau也認(rèn)為，與VFD啟動(dòng)或直接在線/全壓?jiǎn)?dòng)器的競(jìng)爭(zhēng)中，SS啟動(dòng)器作為電機(jī)控制方案，具有持續(xù)的生命力。他總結(jié)道：“在用戶和原始設(shè)備制造商（OEM）不要求電機(jī)速度控制，卻希望控制其設(shè)備上的電機(jī)啟動(dòng)或停止的情況下，它們（SS啟動(dòng)器）是上佳的解決方案。此外，固態(tài)啟動(dòng)器產(chǎn)生的諧波比變頻控制器更少，且安裝成本更低?！?/FONT>