CN103973091A - 具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置，它包括继电器、功率电阻、二极管、电解电容、制动管，本电路装置与直流母线电性连接，不仅可以限制变频器在初始上电启动时的冲击电流，以防充电电流过大造成前级整流单元和后级的平波电容损坏，还可以将直流母线电压限制在一个合理的范围内，具有元件少、体积小、成本低等优点。

Description

具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置

技术领域

本发明涉及电气领域，特别是指一种变频器软启动电路和能耗制动电路，基于该电路，不仅可以限制变频器在初始上电启动时的冲击电流，还可以将直流母线电压限制在一个合理的范围内。

背景技术

变频器在初始上电时，由于后级平波电容的存在，若不做软启动处理，在上电瞬间会有很大的充电电流，其电流之大远远超出了前级整流单元的电流承受能力，而且过大的充电电流也会对后级平波电容的使用寿命产生了很大影响。因此，需要对变频器的整流单元和平波电容之间加软启动电路，通常的做法是，在整流单元和平波电容之间加一继电器，在继电器的常开触点和常闭触点之间并联一软启动电阻。在变频器上电启动时将被分为两个阶段，在第一个阶段，直流母线电压为零，继电器的常开触点和常闭触点不闭合，整流单元通过软启动电阻给平波电容充电，直流母线电压逐渐升高，当平波电容电压上升到设定阀值时，第一阶段的充电结束；在第二阶段，直流母线电压上升到设置的阀值，继电器常开触点和常闭触点闭合，软启动电阻被短路，整流单元通过继电器闭合触点给平波电容充电，直到直流母线电压达到整流单元所能输出的最大值，第二阶段结束，变频器软启动结束。在第一阶段，虽然整流单元输出电压与直流母线电压有很大的电压差，但是由于软启动电阻的存在，限制了充电电流过大，在第二阶段，整流单元输出电压与直流母线电压压差较小，虽少了电阻限流，充电电流也不会很大，这样就避免了变频器初始上电时大的冲击电流的产生。

在变频器中，还存在着能耗制动电路，它包括制动管、刹车电阻、二极管，用于将直流母线电压限制在一个设定的范围内，其工作原理为，由于电机减速造成的能量回馈或其他原因引起直流母线电压过高并超过设定阀值时，制动管开通，直流母线通过与制动管串接在一起的刹车电阻放电，直流母线电压降低，当低到一定阀值时，制动管关闭，直流母线电压持续上升，当直流母线电压过高并超过设定阀值时，制动管又再次开通，如此循环往复，保证了直流母线电压稳定在一个比较小的范围内。

上述做法也有一定的局限性，为了实现上述目的，系统需要分别配备软启动电阻和刹车电阻，且这两个电阻都是功率电阻，不光体积大，成本也高。并且上述的软启动电阻只是在上电瞬间起作用，其余时间由于继电器室闭合是闭合的，所以就一直处在闲置状态，元件的利用率很低，因此很不经济。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提出了一种具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置，它既能保证变频器的软启动效果和能耗制动效果，又避免了元件利用率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置，包括继电器、功率电阻、二极管、电解电容、制动管，其特征在于：所述继电器串联连接在直流母线上，所述功率电阻与继电器的常闭触点电性连接，所述二极管的一端与继电器的常开触点电性连接；刹车电阻和二极管的另一端与制动管电性连接，电解电容并联连接在直流母线上作为平波电容。

优选的，在变频器上电启动第一阶段，继电器不闭合，整流单元通过功率电阻、二极管给直流母线上的平波电容充电，直流母线电压上升，当直流母线电压达到设定的阀值时，第一阶段结束；在第二阶段，继电器闭合，刹车电阻和二极管组成的平波电容充电回路被短路，整流单元通过继电器闭合触点给平波电容充电。

优选的，所述功率电阻，在变频器上电启动时可作为软启动电阻，在变频器软启动结束后，又可以作为刹车电阻。

本发明的实现过程如下：在变频器上电启动的第一阶段，继电器不闭合，整流单元通过功率电阻、二极管给直流母线上的平波电容充电，直流母线电压上升，当直流母线电压达到设定的阀值时，第一阶段结束；在第二阶段，继电器闭合，刹车电阻和二极管组成的平波电容充电回路被短路，整流单元通过继电器闭合触点给平波电容充电，直到直流母线电压达到整流单元所能输出的最大电压。在整个充电过程中，第一阶段由于功率电阻被串接在充电回路中，因此不会出现大的冲击电流，第二阶段由于整流单元输出电压与直流母线电压压差较小，大的充电电流也不会出现，从而实现了变频器的软启动功能。

进一步的，在继电器处于闭合状态时，由于电机减速造成的能量回馈或其他原因引起直流母线电压过高并超过设定阀值时，控制制动管导通，平波电容通过继电器闭合触点、刹车电阻回路放电，平波电容两端电压下降，当下降到指定阀值时，制动管关闭，如此往复，保证了直流母线电压稳定在一个指定范围内。

进一步的，所述制动管为MOS管、IGBT管中的任一个。

进一步的，为了保证电路装置的软启动效果，功率电阻的电阻不宜过小；同时又为了兼顾刹车制动效果，功率电阻的电阻又不宜过大，因此功率电阻的电阻值范围为10欧姆～100欧姆。

进一步的，一种具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置，其中，所述二极管的最小正向电流为3安培。

本发明的有益成果为：软启动电路和刹车电路复用一个功率电阻，减少了元件数量，减小了体积且降低了成本。

附图说明

图1为变频器常规软启动电路和能耗制动电路。

图2为本发明提供的电路装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1

如图2所示，继电器串接在直流母线上，功率电阻 与二极管分别接继电器的常闭触点和常开触点，所述功率电阻和二极管的另一端接制动管，电解电容并接在直流母线上作为平波电容。

具体实现原理如下：在变频器上电启动第一阶段，继电器不闭合，前级整流单元通过该功率电阻、二极管给平波电容充电，充电电流为：,其中为前级整流单元的输出电压，为二极管的正向管压降，为功率电阻的阻值；当平波电容的电压达到一定值时，继电器闭合，第一阶段结束；在第二阶段，功率电阻和二极管组成的平波电容充电回路被继电器闭合触点短路掉，整流单元通过继电器触点给平波电容充电，直到平波电容的电压达到整流单元所能输出的最大电压值，第二阶段结束。在整个充电过程中，第一阶段由于功率电阻被串接在充电回路中作为软启动电阻，因此不会出现大的冲击电流，第二阶段由于整流单元输出电压与直流母线电压压差较小，大的充电电流也不会出现，从而实现了变频器的软启动功能。

实施例2

如图2所示，在继电器处于闭合状态时，由于电机减速造成的能量回馈或其他原因引起直流母线电压过高并超过设定高阀值时，制动管导通，平波电容通过继电器闭合触点、功率电阻组成的回路放电，直流母线电压下降，当下降到指定低阀值时，制动管关闭，此时直流母线电压将又将升高，当超过设定高阀值时，制动管又再次导通，如此往复，保证了直流母线电压稳定在一个指定范围内。在该过程中，功率电阻的作用为刹车电阻。

进一步的，所述二极管在该过程中的作用是：为功率电阻上的寄生电感提供能量释放回路，以防在制动管关闭时，功率电阻上的寄生电感引 起的电压尖峰损坏制动管。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有变频器软启动电路和能耗制动电路的电路装置，包括继电器、功率电阻、二极管、电解电容、制动管，其特征在于：

所述继电器串联连接在直流母线上，所述功率电阻与继电器的常闭触点电性连接，所述二极管的一端与继电器的常开触点电性连接；

刹车电阻和二极管的另一端与制动管电性连接，电解电容并联连接在直流母线上作为平波电容。

2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于：

在变频器上电启动第一阶段，继电器不闭合，整流单元通过功率电阻、二极管给直流母线上的平波电容充电，直流母线电压上升，当直流母线电压达到设定的阀值时，第一阶段结束；

在第二阶段，继电器闭合，刹车电阻和二极管组成的平波电容充电回路被短路，整流单元通过继电器闭合触点给平波电容充电。

3.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于：

所述功率电阻，在变频器上电启动时可作为软启动电阻，在变频器软启动结束后，又可以作为刹车电阻。

4.如权利要求1所述的电路装置，其中，所述制动管为MOS管、IGBT管中的任一个。

5.如权利要求1所述的电路装置，其中，所述功率电阻的阻值范围为10欧姆～100欧姆。

6.如权利要求1所述的电路装置，其中，所述二极管，其最小正向电流为3安培。