逆变器保护电路设计

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一款单相逆变器智能功率模块的应用电源电路设计

一款单相逆变器智能功率模块的应用电源电路设计

一款单相逆变器智能功率模块的应用电源电路设计
引言
 智能功率模块(Intelligent Power Module,IPM)以开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点在电力电子领域得到越来越广泛的应用。

以PM200DSA060型IPM为例。

介绍IPM应用电路设计和在单相逆变器中的应用。

 IPM的结构
 IPM由高速、低功率IGWT、优选的门级驱动器及保护电路构成。

其中,IGBT是GTR和MOSFET的复合,由MOSFET驱动GTR,因而IPM具有GTR高电流密度、低饱和电压、高耐压、MOSFET高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。

 根据内部功率电路配置情况,IPM有多种类型,如PM200DSA060型:IPM为D型(内部集成2个IGBT).其内部功能框图如图1所示,内部结构如图2所示。

内有驱动和保护电路,保护功能有控制电源欠压锁定保护、过热保护、过流保护和短路保护,当其中任一种保护功能动作时。

IPM将输出故障信号FO。

 IPM内部电路不含防止干扰的信号隔离电路、自保护功能和浪涌吸收电路。

为了保证IPM安全可靠。

需要自己设计部分外围电路。

 IPM的外部驱动电路设计。

逆变器原理及电路图

逆变器原理及电路图

逆变器原理及电路图2009-09-10 21:52场上常见款式车载逆变器产品的主要指标输入电压:DC 10V~14.5V;输出电压:AC 200V~220V±10%;输出频率:50Hz±5%;输出功率:70W ~150W;转换效率:大于85%;逆变工作频率:30kHz~50kHz。

二常见车载逆变器产品的电路图及工作原理目前市场上销售量最大、最常见的车载逆变器的输出功率为70W-150W,逆变器电路中主要采用TL494或KA7500芯片为主的脉宽调制电路。

一款最常见的车载逆变器电路原理图见图1。

车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分,每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组成控制电路,其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的12V直流电,通过高频PWM (脉宽调制)开关电源技术转换成30kHz-50kHz、220V左右的交流电;第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术,将30kHz~50kHz、220V左右的交流电转换成50Hz、220V的交流电。

[img]/UploadFiles/200942618167800.jpg[/img]1.车载逆变器电路工作原理图1电路中,由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。

由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路VD5-VD8、C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路,最后通过XAC插座输出220V/50Hz交流电供各种便携式电器使用。

图1中IC1、IC2采用了TL494CN(或KA7500C)芯片,构成车载逆变器的核心控制电路。

TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片,其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构,工作温度范围为0℃-70℃,极限工作电源电压为7V~40V,最高工作频率为300kHz。

逆变器控制电路的保护电路

逆变器控制电路的保护电路

逆变器控制电路的保护电路逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下:(1)逆变器保护①瞬时过电流保护,用于逆变电流负载侧短路等,流过逆变电器回件的电流达到异常值(超过容许值)时,瞬时停止逆变器运转,切断电流,变流器的输出电流达到异常值,也得同样停止逆变器运转。

②过载保护,逆变器输出电流超过额定值,且持续流通超过规定时间,为防止逆变器器件、电线等损坏,要停止运转,恰当的保护需要反时限特性,采用热继电器或电子热保护,过载是由于负载的GD2(惯性)过大或因负载过大使电动机堵转而产生。

③再生过电压保护,应用逆变器使电动机快速减速时,由于再生功率使直流电路电压升高,有时超过容许值,可以采取停止逆变器运转或停止快速的方法,防止过电压。

④瞬时停电保护,对于毫秒级内的瞬时断电,控制电路工作正常。

但瞬时停电如果达数10ms以上时,通常不仅控制电路误动作,主电路也不供电,所以检测出后使逆变器停止运转。

⑤接地过电流保护,逆变器负载接地时,为了保护逆变器,要有接地过电流保护功能。

但为了保证人身安全,需要装设漏电保护断路器。

⑥冷却风机异常,有冷却风机的装置,当风机异常时装置内温度将上升,因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器,检测出异常后停止逆变电器工作。

(2)异步电动机的保护①过载保护,过载检测装置与逆变器保护共用,但考虑低速运转的过热时,在异步电动机内埋入温度检出器,或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出过热。

动作过频时,应考虑减轻电动机负荷,增加电动机及逆变器的容量等。

②超速保护,逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时,停止逆变器运转。

(3)其他保护①防止失速过电流,加速时,如果异步电动机跟踪迟缓,则过电流保护电路动作,运转就不能继续进行(失速)。

所以,在负载电流减小之前要进行控制,抑制频率上升或使频率下降。

对于恒速运转中的过电流,有时也进行同样的控制。

②防止失速再生过电压,减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升,为防止再生过电压电路保护动作,在直流电压下降之前要进行控制,抑制频率下降,防止不能运转(失速)。

基于stm32单片机的单相有源逆变电路的设计

基于stm32单片机的单相有源逆变电路的设计

基于stm32单片机的单相有源逆变电路的设计
基于STM32单片机的单相有源逆变电路的设计可以分为以下
几个步骤:
1. 选择逆变拓扑结构:根据需求选择合适的逆变拓扑结构,常见的有全桥逆变、半桥逆变等。

在选择时要考虑电路的效率、功率损耗、成本等因素。

2. 选择电源电压:确定输入电压范围,根据电源电压的不同,选择合适的电源处理电路,如滤波电路、电压稳压电路等。

3. 设计控制电路:使用STM32单片机作为控制器,设计相应
的控制电路。

该电路主要用于监测输入电压、输出电流、温度等参数,并实现对逆变桥开关管的控制,从而控制输出电压和输出频率。

4. 选择DC/AC逆变器模块:根据需要选择合适的逆变器模块,该模块通常由IGBT、二极管等组成,用于将直流电转换为交
流电。

5. 完善保护电路:设计逆变电路时,还需要考虑电路的过流、过压、过温等保护措施,以保证电路的安全可靠运行。

6. PCB设计和布局:将电路进行PCB设计和布局,使得电路
结构紧凑、布局合理,可控制电磁干扰。

7. 软件编程:使用STM32单片机的软件开发工具进行编程,
实现控制电路的功能和保护措施。

8. 调试和测试:对设计的逆变电路进行调试和测试,验证电路的性能和功能是否符合设计要求。

以上是基于STM32单片机的单相有源逆变电路的一个基本设计流程,具体的设计还需要根据实际需求进行调整和优化。

IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计

IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计

IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计作者:海飞乐技术时间:2017-07-25 09:53 国内外大多数光伏发电系统是采用功率场效应管MOSFET构成的逆变电路。

然而随着电压的升高,MOSFET的通态电阻也会随着增大,在一些高压大容量的系统中,MOSFET会因其通态电阻过大而导致增加开关损耗的缺点。

相比之下,绝缘栅双极晶体管IGBT通态电流大,正反向组态电压比较高,通过电压来控制导通或关断,这些特点使IGBT在中、高压容量的系统中更具优势,因此采用IGBT构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件,有助于减少整个系统不必要的损耗,使其达到最佳工作状态。

1.工作原理与设计思路1.1光伏发电系统结构太阳能光伏发电的实质就是在太阳光的照射下,太阳能电池阵列(即PV组件方阵)将太阳能转换成电能,输出的直流电经由逆变器后转变成用户可以使用的交流电。

原理图如图1所示。

逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件,因为它是将直流电转化为用户可以使用的交流电的必要过程,是太阳能和用户之间相联系的必经之路盟。

因此要研究太阳能光伏发电的过程,就需要重点研究逆变电路这一部分。

如图2(a)所示,是采用功率场效应管MOSFET构成的比较简单的推挽式逆变电路,其变压器的中性抽头接于电源正极,MOSFET的一端接于电源负极,功率场效应管Q1,Q2。

交替的工作最后输出交流电力,但该电路的缺点是带感性负载的能力差,而且变压器的效率也较低,因此应用起来有一些条件限制。

采用绝缘栅双极晶体管IGBT构成的全桥逆变电路如图2(b)所示。

其中Q1和Q2之间的相位相差180°,其输出交流电压的值随Q1和Q2的输出变化而变化。

Q3和Q4同时导通构成续流回路,所以输出电压的波形不会受感性负载的影响,所以克服了由MOSFET构成的推挽式逆变电路的缺点,因此采用IGBT构成的全桥式逆变电路的应用较为广泛一些。

图1 太阳能光伏发电原理图1.2 IGBT的工作原理绝缘栅双极晶体管IGBT是相当于在MOSFET的漏极下增加了P+区吲,相比MOSFET来说多了一个PN结,当IGBT的集电极与发射极之间加上负电压时,此PN结处于反向偏置状态,其集电极与发射极之间没有电流通过,因此IGBT要比MOSFET具有更高的耐压性。

逆变器的设计与制作

逆变器的设计与制作

逆变器的设计与制作作者:高振东来源:《城市建设理论研究》2014年第35期摘要:逆变器是把直流电转变成交流电的装置。

本设计采用EG8010逆变器专用芯片产生正弦波,以12V蓄电池作为输入,采用IR2110驱动,工频变压器进行升压,同时设计了过压保护、过温保护、过流保护、液晶显示等功能电路。

经测试,该电源的效率达到了93%。

关键词:全桥逆变;IR2110;EG8010; 工频;纯正弦中图分类号:S611文献标识码: A1 引言本文介绍了一种纯正弦波逆变器的设计,主要包括两部分电路,一是逆变控制电路,另一个是检测保护电路。

逆变控制电路主要包括:正弦波产生电路,驱动电路,逆变电路等;检测保护电路主要包括:电压、电流检测电路,过电流保护电路,故障报警电路、温度检测电路等。

在主电路中,正弦波产生电路主要采用芯片EG8010;驱动电路采用芯片IR2110;逆变电路主要采用全桥逆变。

最后对该逆变电源进行了测试,验证了其有效性与可行性。

2.系统设计2.1设计要求设计并制作光伏并网单相正弦波逆变器,输入DC12V,输出AC220V、50HZ。

功率大于100W,效率不小于85%,具有过流保护、过压保护、过温保护等保护功能,显示输出电压、电流、温度等参数。

2.2总体设计方案2.2.1设计思路根据题目设计要求,本设计采用全桥逆变,逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变,采用EG8010输出标准的50Hz正弦波,作为IR2110的控制信号,后级输出采用工频变压器进行升压[1]。

2.2.2 系统组成框图2.2.3 框图介绍本设计利用逆变芯片EG8010产生相位差为90°的双路正弦波控制信号,由于EG8010不能直接驱动MOS管,所以在EG8010后面接2片IR2110驱动MOS管,从而控制IRF640组成的逆变桥工作,将直流12V电转换成交流12V电,再经过工频变压器升压后产生220V、50Hz 的交流电,经过滤波整形电路的滤波整形,形成正弦波220V、50Hz交流電,作为该逆变器的输出。

(完整word版)最常见的逆变器电路原理图

(完整word版)最常见的逆变器电路原理图

最常见的车载逆变器电路原理图见图1。

车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分,每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组成控制电路,其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的12V直流电,通过高频PWM (脉宽调制)开关电源技术转换成30kHz-50kHz、220V左右的交流电;第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术,将30kHz~50kHz、220V左右的交流电转换成50Hz、220V的交流电。

车载逆变器电路工作原理图1电路中,由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。

由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路 VD5-VD8、C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路,最后通过XAC插座输出220V /50Hz交流电供各种便携式电器使用.图1中IC1、IC2采用了TL494CN(或 KA7500C)芯片,构成车载逆变器的核心控制电路.TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片,其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构,工作温度范围为0℃—70℃,极限工作电源电压为7V~40V,最高工作频率为300kHz。

TL494芯片内置有5V基准源,稳压精度为5 V±5% ,负载能力为10mA,并通过其14脚进行输出供外部电路使用.TL494芯片还内置2只NPN功率输出管,可提供500mA的驱动能力。

TL494芯片的内部电路图1电路中IC1的15脚外围电路的R1、C1组成上电软启动电路.上电时电容C1两端的电压由0V逐步升高,只有当C1两端电压达到5V以上时,才允许 IC1内部的脉宽调制电路开始工作。

当电源断电后,C1通过电阻R2放电,保证下次上电时的软启动电路正常工作。

tl494逆变器电路原理

tl494逆变器电路原理

TL494逆变器电路原理详解1. 什么是TL494逆变器电路?TL494逆变器电路是一种基于TL494芯片设计的直流-交流(DC-AC)逆变器电路。

TL494芯片是一种集成电路,通常用于开关模式电源供应器和调制解调器应用中。

在逆变器电路中,它可以将直流输入转换为交流输出。

2. TL494芯片概述TL494芯片是由德州仪器(Texas Instruments)公司推出的一款PWM(脉宽调制)控制集成电路。

它具有多种功能和特性,使其成为设计各种开关模式电源和调制解调器等应用的理想选择。

以下是TL494芯片的主要特点:•双比较器:用于比较两个输入信号,并产生相应的PWM信号。

•双误差放大器:用于放大比较器输出信号和参考信号之间的误差。

•稳压引脚:用于设置输出脉冲的幅度。

•内部振荡电路:产生高频振荡信号。

•错误保护功能:包括过温保护、欠压保护、过载保护等。

3. TL494逆变器电路基本原理TL494逆变器电路的基本原理是将直流输入信号经过一系列的转换和控制,最终得到交流输出信号。

下面将详细介绍其基本原理。

3.1 输入滤波在逆变器电路中,首先需要对直流输入信号进行滤波。

这是为了去除输入信号中的噪声和干扰,使得后续处理更加稳定可靠。

常用的滤波元件包括电容和电感等。

3.2 脉宽调制(PWM)TL494芯片具有PWM功能,可以根据输入信号和参考信号之间的误差产生相应的脉冲宽度调制(PWM)信号。

PWM技术是一种通过改变脉冲宽度来控制输出功率的技术。

在逆变器电路中,PWM信号被用于控制开关管(如MOSFET或IGBT)的导通时间,从而实现将直流输入转换为交流输出。

通过调整脉冲宽度,可以控制输出波形的频率和占空比。

3.3 输出级在TL494逆变器电路中,输出级是由开关管和输出变压器组成的。

开关管根据PWM信号的控制状态,决定导通和截止的时间。

输出变压器则用于将直流输入信号转换为交流输出信号。

在开关管导通时,直流输入信号通过输出变压器的原/辅线圈,产生交流输出信号;而在开关管截止时,输出变压器的原/辅线圈之间断开,交流输出信号停止。

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安阳师范学院本科学生毕业设计报告逆变器保护电路设计作者秦文系(院)物理与电气工程学院专业电气工程及其自动化年级 2008级专升本学号 081852080指导教师潘三博日期 2010.06.02成绩学生承诺书本人郑重承诺:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均以在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名:日期:论文使用授权说明本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

签名: 导师签名: 日期:逆变器保护电路设计秦文(安阳师范学院物理与电气工程学院,河南安阳 455002)摘要:本文针对SPWM逆变器工作中的安全性问题,阐述了如何利用电路实现保护复位和死区调节。

在PWM三相逆变器中,由于开关管存在一定的开通和关断时间,为防止同一桥臂上两个开关器件的直通现象,控制信号中必须设定几个微秒的死区时间。

尽管死区时间非常短暂,引起的输出电压误差较小,但由于开关频率较高,死区引起误差的叠加值将会引起电机负载电流的波形畸变,使电磁力矩产生较大的脉动现象,从而使动静态性能下降,降低了开关器件的实际应用效果,但是却对逆变器的安全运行意义重大。

关键词:保护电路;复位电路;死区调节1 引言在现在的系统中电力器件的应用也越来越广而与此同时对器件的保护也被认识了其重要性。

电子器件很易被损坏,保护电路的要求也很苛刻。

在工程应用中,为了使SPWM 逆变器安全地工作,需要有可靠的保护系统。

一个功能完善的保护系统既要保证逆变器本身的安全运行,同时又要对负载提供可靠的保护。

随着电力电子技术的发展,功率器件如IGBT、MOSFET等广泛应用于PWM变流电路中。

对于任何固态的功率开关器件来讲,都具有一定的固有开通和关断时间,对于确定的开关器件,固有开通和关断时间内输入的信号是不可控的,称为开关死区时间,它引起开关死区效应,简称为死区效应。

在电压型PWM逆变电路中,为避免同一桥臂上的开关器件直通,必须插入死区时间,这势必导致输出电压的误差。

该误差是谐波的重要来源,它不但增加了系统的损耗,甚至还可能造成系统失稳。

随着电力电子技术的发展,逆变器主电路、控制电路发生了较大变化,其性能不断改善,当然,保护电路也应随之作相应完善。

逆变器保护电路主要包括过压保护、过载(过流) 保护、过热保护等几个方面。

本文仅就保护复位电路与死区控制电路与的实现进行了分析和研究。

2 保护电路设计较之电工产品,电力电子器件承受过电压、过电流的能力要弱得多,极短时间的过电压和过电流就会导致器件永久性的损坏。

因此电力电子电路中过电压和过电流的保护装置是必不可少的,有时还要采取多重的保护措施。

2.1 死区控制电路的结构设计死区控制电路的电路拓扑结构如图所示,其主要功能是确保主电路中的开关管S1、S2不能同时导通。

死区电路的波形图如图1所示,从图中可以明显地看出开关管S1和S2的驱动信号没有使S1与 S2同时导通的重叠部分,这就是两个主开关管之间存在所谓的“死区”。

而通过改变HEF4528芯片的输出信号脉宽,就可以调节驱动信号的脉宽。

(具体的方式是通过改变HEF4528芯片的外接RC电路的参数值实现的,如图2所示)如图3所示Rt 、Ct的值与输出脉宽的关系在本文中,选择电位器P2的阻值为10kΩ,电容C237的容值为103pF,因此由图3可知,输出信号的脉宽大约为10μs 。

图1 死区电路调节电路的波形图2 死区调节控制电路的结构图3 R t、C t的值与输出脉宽的关系以逆变器的其中一个桥臂为例,进行分析死区时间的影响。

假设负载为感应电机,如图4所示。

图4 逆变器一相桥臂的死区效应分析在功率器件开通关断时,逆变器输出电压由于死区的影响在电流极性不同时会表现出不同的形式。

当开通功率开关管(IGBT)VT2时,VT1必须关断,如果开通速度比关断速度快,将会在桥臂上产生直通电流而导致损坏器件,因此需要插入死区时间。

由于是感性负载,输出电流i1通过续流二极管进行续流,二极管的导通取决于电流I1的方向。

当I1>0时,有两种工作状态,正常工作状态时,桥臂的上管VT1开通,VT2关断,电流通过VT1流向电机;而在死区时间内,VT1、VT2都关断,此时电流通过下管的续流二极管VD2完成续流,保持电流流向电机。

当I<0时,同样也有两种工作状态:正常工作状态时,下管VT2开通,上管VT1关断,电流通过VT2形成通路;在死区时间工作状态时,VT1、VT2都关断,此时电流通过上管的续流二极管VD1完成续流,保持电流形成通路。

2.2 保护复位电路的结构设计保护复位电路的电路拓扑结构如图5所示,它的主要功能是当驱动信号发生电路中的电流较大时,产生复位保护信号,即图中的STOP信号。

下面简要介绍保护复位电路的基本工作原理:保护复位电路的输入信号来自驱动信号发生电路的电流检测器ISENSOR。

当流过ISENSOR的电流较大时,此时电阻R83两端的压降增大,运算放大器U18D的输出为高电平。

由于双D型触发器4013的时钟和D信号引脚接地,则该触发器具有R-S触发器的功能。

当运算放大器的输出为高电平时,即R引脚的信号为高电平,此时触发器被复位,触发器的输出端Q为低电平,即STOP信号为低电平。

当STOP信号为低电平时,三输入与门U10A 4073(如图5所示)的输出被强制限定为低电平。

而4013触发器的另一输出通过RC回路(如图中R98和E15)充电,当充电到一定时候,S引脚为高电平,根据触发器的功能表可见,STOP信号重新变成高电平,这时STOP信号对三输入与门的工作没有影响,实现了保护复位功能。

通过选择合适的电阻、电容值,可以确定保护复位的时间,在本文中,选择电阻为750kΩ,电容为4.7μF使复位时间为1.5s。

图5 保护复位电路的结构2.3 过电压的保护2.3.1 过电压的产生电源侧过电压电力电子设备一般都经变压器与交流电网连接,电源变压器的绕组与绕组、绕组与地之间都存在着分布电容,如图6 所示。

变压器一般为降压型,即电源电压u 高于变压器次级电压。

电源开关断开时,初、次级绕组均无电压,绕组间分布电容电压也为0;当电源合闸时,由于电容两端电压不能突变,电源电压通过电容加在变压器次级,使得变压器次级电压超出正常值,它所连接的电力电子设备将受到过电压的冲击。

图6 交流侧过电压在进行电源拉闸断电时也会造成过电压,在通电的状态将电源开关断开将使激磁电流从一定的数值迅速下降到0,由于激磁电感的作用电流的剧烈变化将产生较大的感应电压,因为电压为Ldi/dt,在电感一定的情况下,电流的变化率越大,产生的过电压也越大。

这个电压的大小与拉闸瞬间电流的数值有关,在正弦电流的最大值时断开电源,产生的di/dt 最大,过电压也就越大。

可见,合闸时出现的过电压和拉闸时出现的过电压其产生机理是完全不同的。

在电力电子设备的负载电路一般都为电感性,如果在电流较大时突然切除负载,电路中会出现过电压,熔断器的熔断也会产生过电压。

另外电力电子器件的换相也会使电流迅速变化,从而产生过电压。

上述过电压大都发生在电路正常工作的状态,一般叫做操作过电压。

雷电和其它电磁感应源也会在电力电子设备中感应出过电压,这类过电压发生的时间和幅度的大小都是没有规律的,是难以预测的。

2.3.2 过电压保护措施2.3.2.1 阻容保护过电压的幅度一般都很大,但是其作用时间一般却都很短暂,即过电压的能量并不是很大的。

利用电容两端的电压不能突变这一特点,将电容器并联在保护对象的两端,可以达到过电压保护的目的,这种保护方式叫做阻容保护。

起保护作用的电容一般都与电阻串联,这样可以在过电压给电容充电的过程中,让电阻消耗过电压的能量,还可以限制过电压时产生的瞬间电流。

并且R的接入还能起到阻尼作用,防止保护电容和电路的电感所形成的寄生振荡。

图7为电源侧阻容保护原理图。

图(a)为单相阻容保护电路,图(b)、(c)为三相阻容保护电路,RC网络接成星型,如图(b);也可以接成三角形,如图(c)。

电容越大,对过电压的吸收作用越明显。

在图7中,图(a)为单相阻容保护,阻容网络直接跨接在电源端,吸收电源过电压。

图7(b)为接线形式为星型的三相阻容保护电路,平时电容承受电源相电压,图7(c)为接线形式为三角型的三相阻容保护电路,平时电容承受电源相电压。

显然,三角型接线方式电容的耐压要为星型接线的3倍。

但是无论哪种接线,对于同一电路,过电压的能量是一样的,电容的储能也应该相同,所以星型接线的电容容量应为三角形的3倍。

也就是说两种接线方式电容容量和耐压的乘积是相同的。

图 7 阻容保护2.3.2.2 整流式阻容保护阻容保护电路的RC直接接于线路之间,平时支路中就有电流流动,电流流过电阻必然要造成能量的损耗并使电阻发热。

为克服这些缺点可采用整流式阻容RC保护电路,阻容式给C 充电,电路RC保护电路如图8所示。

三相交流电经二极管整流桥变为脉动直流电,经R1正常工作无过电压时电容两端保持交流电的峰值电压,而后整流桥仅给电容回路提供微弱的电流,以补充电容放电所损失的电荷。

由于与C并联的R阻值很大,电容的放电非常慢,2因此整流桥输出的电流也非常小。

一旦出现过电压,过电压的能量被电容吸收,电容的容量足够大,可以保证此时电容电压的数值在允许范围之内,从而也使交流电压不超过规定值。

过电压消失后,电容经R2放电使两端电压恢复到交流电正常时的峰值。

由此可以看出,R越大整个电路的功耗越小,但过电压过后电容电压恢复到正常值的时间也越长,因此大2小受到两次过电压时间最小间隔的限制。

图8 整流式阻容保护电路2.3.2.3 非线性元件保护图9 压敏电阻的伏安特性用的非线性保护元件有压敏电阻和硒堆,它们的共同特点是其两端所加电压的绝对值小于一定数值时元件的电流很小,外加电压一旦上升到某一定的数值,就会发生类似于稳压管的击穿现象,元件的电流会迅速增大而元件两端的电压保持基本不变,这一电压叫做击穿电压。

压敏电阻的伏安特性如图9 所示。

利用这一特性,将非线性保护元件并联在欲保护的电路的两端,就会将此处的电压限制在元件击穿电压的电压范围之内。

2.3.2.4 过电流的保护电力电子电路中的电流瞬时值超过设计的最大允许值,即为过电流。

过电流有过载和短路两种情况。

常用的过电流保护措施如图10所示。

一台电力电子设备可选用其中的几种保护措施。

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