CN101394079B - 变频电源保护装置 - Google Patents

Abstract

变频电源保护装置包括功率电阻、继电器，负温度系数热敏电阻，其中功率电阻和负温度系数热敏电阻串联，串接于电源和集成电路之间，继电器则并联于功率电阻和负温度系数热敏电阻两端，且在集成电路两端并联一个电容。本发明包括了符合整流电路要求的电阻，可以有效的防止过压过流，保护电容，并且缩短充电时间。

Description

变频电源保护装置

技术领域

本发明属于电气工程领域，涉及电源保护装置，尤其是变频电源保护装置。

背景技术

随着电子科技的日益发展，变频电源得到了广泛的应用，变频电源保护装置也备受重视，然而目前常用的变频电源保护装置（如图1所示）仅由功率电阻11与继电器12构成，大都存在电源上电初期电容14充电电流仍较大；随着电容14电压的增加，电容14充电电流逐渐减小，使得充电时间较长等问题。

又从图2可知，电阻大小的选择对整流电路影响不同：

1）电容充电初期，电容充电电流较大，要求此时电阻阻值也较大，以限制电容充电电流；

2）电容充电后期，电容充电电流较小，要求此时电阻阻值也较小，以使电容电压快速达到稳定值。

提出解决上述问题的新的方案实属必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频电源保护装置，满足整流电路对电阻不同时间段阻值不同的要求。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

变频电源保护装置，包括功率电阻、继电器，还包括负温度系数热敏电阻，其中功率电阻和负温度系数热敏电阻串联，串接于电源和集成电路之间，继电器则并联于功率电阻和负温度系数热敏电阻两端，且在集成电路两端并联一个电容，在电源上电初期，电流流经功率电阻、负温度系数热敏电阻、集成电路对电容进行充电，当电容充电达到一定电压值时，单片机控制继电器动作，其触点闭合，继电器导通，电流不再流经电阻一侧支路。

进一步，负温度系数热敏电阻 $\mathrm{NTC}1=-R1-\frac{t}{C1\×\ln (1-\frac{(K\×t)}{E})},$ 已知直流电压E、功率电阻R1、电容C1、理想充电系数K，充电时间t，根据确定的NTC1的特性曲线选择阻值适合的负温度系数热敏电阻。

在电容充电初期，电阻对充电电流进行限制，以保护电容。

在电容充电后期，维持上电初期电流数值不变，以加快充电时间。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

包括了符合整流电路要求的电阻，可以有效的防止过压过流，保护电容，并且缩短充电时间。

附图说明

图1为现有技术中常用变频电源保护电路图。

图2为图1所示电路的电容充电电压曲线示意图。

图3为本发明一种实施例的变频电源保护电路图。

图4为电容理想充电电压曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图3所示，一种变频电源保护装置，包括功率电阻R1，继电器RY1，负温度系数热敏电阻NTC1。其中功率电阻R1和负温度系数热敏电阻NTC1串联，连接于电源和集成电路IC1之间，继电器RY1则并联于功率电阻R1和负温度系数热敏电阻NTC1两端，并在集成电路IC1两端并联一个电容C1。

其中，负温度系数热敏电阻具有随温度升高而阻值降低的特性。在电容充电初期，由于温度较低，此电阻的阻值较大；而在电容充电后期，由于电阻的热能消耗，使电阻温度升高，电阻的阻值逐渐减小。负温度系数热敏电阻的这一特性正适用于整流电路中对电阻的选择。由于没有负温度系数热敏电阻时，电容充电电压的曲线为指数上升曲线，计算式：电容电压

其中，E为经过IC1整流后的理论直流电压，电容C1的选择要根据负载的大小情况而定，通常为470uF或560uF，R1则根据电容的充电性能及充电时消耗功率的情况来定，通常为200欧姆左右；为了使该曲线尽量接近斜率一定的直线，R1需要串联NTC1，此时电容电压

K是理想充电系数，是该保护装置所要达到最佳充电效果的理想值，根据充电电流

可知（c是理论公式中的符号,C1是该实例中的具体体现,所以在该公式也可以用C1来表示），只要充电电流在选定电容允许的条件下即可，既

（因为理论上只有在电容C1充电处于饱和状态时IC1整理后的电压E才与电容充电电压V相等,因此此处以V而不是E表示）可见，充电电流i值由选定的电容允许值来确定，选定i值后K值也可确定。可见，

在E、R1、C1、K已知的情况下，NTC1的特性曲线可以确定，即可以据此选择最能满足该曲线要求的负温度系数热敏电阻。选定负温度系数热敏电阻后还需要验证所选电阻在该实际充电电流的条件下是否满足功率要求，通过用示波器记录下系统启动过程的实际的电压波形与电流波形并由此判定实际功率小于电阻额定功率即可。

变频保护装置中，在电源上电初期，电流流经功率电阻R1、负温度系数热敏电阻NTC1、集成电路IC1对电容C1进行充电，此时由于负温度系数热敏电阻NTC1温度低，阻值高，电阻对电容C1充电电流进行了限制，使得电流较小，从而保护了电容C1；随着充电时间逐渐增加，电阻上的热能消耗不断增加，温度上升，负温度系数热敏电阻NTC1的阻值随温度的升高而降低，使得电容C1充电电流可以继续维持在上电初期的数值不变，从而缩短充电时间；当电容C1充电达到一定电压值时（如to时间点），单片机控制继电器RY1动作，其触点闭合，继电器RY1导通，使得电流不再流经电阻一侧支路，以减少正常工作时的功耗。

经创新，本发明的电容充电电压曲线接近于理想电容充电电压曲线（如图4），保持平缓充电的状态，有效防止过压过流，保护电容。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种变频电源保护装置，包括功率电阻、继电器，其特征在于：还包括负温度系数热敏电阻，其中功率电阻和负温度系数热敏电阻串联，串接于电源和集成电路之间，继电器则并联于功率电阻和负温度系数热敏电阻两端，且在集成电路两端并联一个电容，在电源上电初期，电流流经功率电阻、负温度系数热敏电阻、集成电路对电容进行充电，当电容充电达到一定电压值时，单片机控制继电器动作，其触点闭合，继电器导通，电流不再流经功率电阻和负温度系数热敏电阻串联的支路。

2.如权利要求1所述的变频电源保护装置，其特征在于：负温度系数热敏电阻依据以下算式确定：

其中：E为已知直流电压，R1为功率电阻，C1为电容，K为理想充电系数，t为充电时间。

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