CN1047036C - 一种短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的短路保护电路接在交流电压源与负载间，其或由两组反向串联的电流源各自并联二极管后再串联开关组成，或由二极管整流桥及其接于整流桥直流测的一组电流源与二极管并联再串联开关所组成，电流源通过二极管形成回路。由于电流源具有端压突变时电流不突变的性质，故在发生短路时能有效降低短路电流上升率，限制短路电流值，使元器件免受短路电流冲击以致损坏，且可实现开关无触点化，本发明结构简单。
Description
本发明涉及交流电压源供电回路的短路保护电路。
由交流电压源供电的负载种类繁多。它们可以是由R.L.C构成的各种电网络，交流电动机或如半导体整流器等的各种功率变换电路等。这些电路一旦发生短路，由于短路回路的阻抗极低，必将产生上升率及峰值极大的短路电流危及短路回路中的所有元器件，包括接触器、断路器以及供电变压器等。目前交流电压源短路常用的保护方法有：一、在电源侧串接熔断器。这种保护方法无法控制或改变短路回路的短路阻抗。由于短路回路的短路阻抗极低，短路电流的上升率及峰值极大。短路回路中所有元器件，包括电源变压器都必须设计成具有较大的短路电流耐量。特别当短路回路中存在半导体器件时，采用熔断器的保护方法并不可靠，而且每次短路后必须更换熔断器，使用中非常不便。二、在电源侧串接能分断短路电流的断路器。这种方法与熔断器一样，亦不能限制或降低短路电流的峰值，不能降低短路回路中各元器件的设计短路电流耐量，在实际使用中时有接触器在短路时发生触头熔焊的事故。同时断路器分断短路电流时会产生较大的电弧，且其电气寿命(能分断短路电流的次数)有限，因而严重时会发生触头烧损或短路电流不能分断的重大事故。由于短路电流极大，短路保护只能采用断路器等有触点开关，在实用上无法采用如晶闸管等功率电子开关以实现开关的无触点化。
鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种结构简单，能有效地降低短路电流上升率，限制短路电流值的交流电压源供电回路的短路保护电路，不仅大大降低各电气元器件对短路电流耐量的要求，并确保在功率电子开关能够承受的范围内，可靠切断短路电流，实现以无触点开关代替有触点开关，即实现功率开关器件的无触点化。
本发明的目的是以如下技术方案实现的：
方案一，交流电压源供电回路的短路保护电路是接在交流电压源各相输出端与负载间的由两组反向串联的电流源各自并联二极管后再串联开关所组成的电路，其中电流源的入端与并联二极管的阴极相连，出端与并联二极管的阳极相连，当交流电压源或负载已含开关时，则仅由两组反向串联的电流源各自并联二极管构成。
方案二，交流电压源供电回路的短路保护电路是接在交流电压源各相输出端与负载间的由二极管构成的整流桥及其接于整流桥直流侧的一组电流源与二极管相并联再串联开关所组成的电路，电流源的入端接二极管阴极，出端接二极管的阳极，当交流电压源或负载已含开关时，则仅由整流桥及接于整流桥直流侧的一组电流源和二极管相并联的电路构成。
上述两技术方案中的开关可以是电子开关(如晶闸管等功率电子开关)，也可以是电气开关(例如接触器、断路器等)。通常以使用电子开关为好，以便于实现开关无触点化。电流源可以采用理想电流源，也可以采用近似等效电流源，从实用角度出发，一般采用近似等效电流源，例如用电感或者用可控整流桥输出串接电阻和电感构成。
以下结合附图对本发明作详细描述。
图1是本发明技术方案一在单相电路的接线图；
图2是本发明技术方案一在三相电路的接线图
图3是本发明技术方案二在单相电路的接线图；
图4是本发明在单相电路的应用实例。
参照图1、图2，交流电压源供电回路的短路保护电路(图中虚线框所示)是接在交流电压源Vs各相输出端与负载A间的由两组反向串联的电流源Is1、Is2各自并联二极管D1、D2后再串联开关SW的电路，其中电流源的入端与并联二极管的阴极相连，出端与并联二极管的阳极相连，使电流源与各自并联的二极管形成导电回路，当交流电压源或负载已含开关时，则短路保护电路的开关SW可省去，仅由两组反向串联的电流源Is1、Is2各自并联二极管D1、D2构成。
参照图3，交流电压源供电回路的短路保护电路(图中虚线框所示)是接在交流电压源Vs输出端与负载A间的由二极管D3～D6构成的整流桥及其接于整流桥直流侧的一组电流源Is3和二极管D相并联再串联开关SW的电路，电流源的入端接二极管阴极，出端接二极管的阳极，这种短路保护电路，由于经过整流，电流为单相流通，故电流源和二极管的并联结构仅需一组。当交流电压源或负载已含开关时，则短路保护电路的开关SW可省去，仅由电流源Is3和并联二极管D构成。
正常运行时，通常使电流源的电流大于负载电流的峰值，则短路保护电路中，与电流源并联的二极管始终处于导通状态，由于二极管导通压降很小，可省略，故负载端压始终等于交流电压源电压，加入的短路保护电路并不影响交流电压源对负载正常稳态供电的特性，一旦负载发生短路，当短路电流上升到电流源的电流值时，二极管就被截止，以后短路电流的上升规律就由电流源的特性决定，由于电流源具有在电压突变时电流不会突变的性质，所以可以有效地降低短路电流的上升率，限制短路电流的峰值，确保在通常功率电子开关易于达到的关断时间和条件下切断短路电流。
在图4所示应用例中，以电感Lp1、Lp2作为近似电流源，接在交流电压源Vs和负载A之间的短路保护电路是由电感Lp1、Lp2各自并联二极管D1、D2后又串联由反向并联的晶闸管T1、T2构成的电子开关组成。
本发明的短路保护电路因采用了电流不能突变的电流源，在负载发生短路时能有效地限制短路电流的上升率和短路电流值，既可靠地起到短路保护的作用，又降低交流供电回路中各元器件对短路电流耐量的要求，并使采用现有的功率电子开关作短路保护开关，实现开关的无触点化成为可能。本发明结构简单。
Claims (8)
1．交流电压源供电回路的短路保护电路，其特征在于它是接在交流电压源(Vs)各相输出端与负载(A)间的由两组反向串联的电流源(Is1、Is2)各自并联二极管(D1、D2)后再串联开关(SW)所组成的电路，其中电流源的输入端与并联二极管的阴极相连，输出端与并联二极管的阳极相连，当交流电压源或负载已含开关时，则仅由两组反向串联的电流源各自并联二极管构成。
2．按权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于所说的开关(SW)是电子开关或电气开关。
3．按权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于所说的电流源是近似等效电流源。
4．按权利要求3所述的短路保护电路，其特征是近似等效电流源为电感或可控整流桥输出串接电阻和电感构成。
5．交流电压源供电回路的短路保护电路，其特征在于它是接在交流电压源(Vs)各相输出端与负载(A)间的由二极管(D3～D6)构成的整流桥及其接于整流桥直流侧的一组电流源(Is3)与二极管(D)相并联再串联开关(SW)所组成的电路，电流源的入端接二极管阴极，出端接二极管的阳极，当交流电压源或负载已含开关时，则仅由整流桥及接于整流桥直流侧的一组电流源和二极管相并联的电路构成。
6．按权利要求5所述的短路保护电路，其特征在于所说的开关(SW)是电子开关或电气开关。
7．按权利要求5所述的短路保护电路，其特征在于所说的电流源是近似等效电流源。
8．按权利要求7所述的短路保护电路，其特征是近似等效电流源为电感或可控整流桥输出串接电阻和电感构成。
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- 1996-12-26 CN CN96123001A patent/CN1047036C/zh not_active Expired - Fee Related
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