CN105308814B - 浪涌电流抑制电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种浪涌电流抑制电路，其在电力变换装置中抑制在电源接通时产生的浪涌电流，电力变换装置具备逆变器电路和驱动电源电路，驱动电源电路生成2种电平的直流电压而作为向构成逆变器电路的开关元件的驱动电路施加的驱动电压，浪涌电流抑制电路具备：浪涌电流防止电阻(71)，其设置在生成向逆变器电路供给的直流电力的转换器电路与平滑电路之间；继电器(72)，其与浪涌电流防止电阻(71)并联连接；以及继电器控制电路，其在使继电器(72)向闭合状态转换时，向继电器(72)施加2种电平的直流电压中的电平较高的直流电压，在继电器(72)变为闭合状态之后，向继电器(72)施加2种电平的直流电压中的电平较低的直流电压而使继电器(72)保持闭合状态。

Description

浪涌电流抑制电路

技术领域

本发明涉及一种浪涌电流抑制电路，该浪涌电流抑制电路抑制向逆变器的浪涌电流。

背景技术

在现有的通用逆变器中，为了防止在电源接通时对主电路所具备的电解电容器流过较大的电流(浪涌电流)，具备浪涌电流抑制电阻。在除了电源接通时以外，与浪涌电流抑制电阻并联连接的继电器动作，使电流不流过浪涌电流抑制电阻，以抑制损耗。另外，构成如下机制，即，在产生了警告时，通过切断继电器，从而断开3相交流电流，抑制损坏。在此，继电器设置在逆变器中电流流过最多的位置处，继电器的温度变得非常高。因此，抑制继电器的温度上升是很重要的。

例如，存在如下技术，即，在向继电器的线圈施加某个电压而进行了吸合之后，以在能够保持该状态的范围内降低向线圈施加的电压的方式进行控制，抑制温度上升(例如，专利文献1、2)。

专利文献1：日本特开平6－38359号公报

专利文献2：日本特开2008－186645号公报

发明内容

在专利文献1记载的功率继电器的驱动电路中，向继电器的线圈施加额定电压而使继电器得到吸合，在吸合后向线圈施加并保持对额定电压分压后的电压，以抑制温度上升。但是，在对额定电压分压的电路中使用了分压电阻，具有在该分压电阻中产生损耗的问题。

另外，在专利文献2记载的电磁继电器驱动装置中，除了生成吸引时的电压的电源以外，还另外需要生成保持用电压的电源，具有电路增大并且成本变高的问题。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到一种浪涌电流抑制电路，该浪涌电流抑制电路能够抑制成本上升并防止损耗发生和温度上升。

为了解决上述课题，实现目的，本发明提供一种浪涌电流抑制电路，其在电力变换装置中抑制在电源接通时产生的浪涌电流，所述电力变换装置具备逆变器电路和驱动电源电路，所述驱动电源电路生成2种电平的直流电压而作为向构成所述逆变器电路的开关元件的驱动电路施加的驱动电压，所述浪涌电流抑制电路的特征在于具备：浪涌电流防止电阻，其设置在生成向所述逆变器电路供给的直流电力的转换器电路与平滑电路之间；继电器，其与所述浪涌电流防止电阻并联连接；以及继电器控制电路，其在使所述继电器向闭合状态转换时，向所述继电器施加所述2种电平的直流电压中的电平较高的直流电压，在所述继电器变为闭合状态之后，向所述继电器施加所述2种电平的直流电压中的电平较低的直流电压而使所述继电器保持闭合状态。

发明的效果

根据本发明，获得如下效果，即，能够以低成本实现对电路中的损耗进行抑制的浪涌电流抑制电路。

附图说明

图1是表示应用了本发明所涉及的浪涌电流抑制电路而构成的电力变换装置的结构例的图。

图2是表示浪涌电流抑制电路的结构例的图。

图3是表示驱动电源电路的结构例的图。

图4是表示浪涌电流抑制电路的动作的一个例子的时序图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明所涉及的浪涌电流抑制电路的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式

图1是表示应用了本发明所涉及的浪涌电流抑制电路而构成的电力变换装置的结构例的图。

图1所示的电力变换装置从交流电源1接受供电，生成用于驱动电动机5的交流电压。如图所示，电力变换装置具备：转换器电路2，其对从交流电源1供给的交流电压进行整流而生成直流电压；电容器3，其对由转换器电路2生成的直流电压进行平滑；逆变器电路4，其对由电容器3进行了平滑的直流电压进行变换而生成用于驱动电动机5的交流电压；驱动电源电路6，其生成向构成逆变器电路4的各开关元件的栅极施加的驱动电压；以及浪涌电流抑制电路7，其设置在转换器电路2与电容器3之间，抑制在电力变换装置的起动时向电容器3流动的电流(浪涌电流)。浪涌电流抑制电路7设置在负极(N)侧，包含浪涌电流抑制电阻71以及与其并联连接的继电器72。在本实施方式中，假设构成逆变器电路4的开关元件是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。

虽然在图1中省略了详细记载，但向继电器72的两端(a端子和b端子)施加的电压是从驱动电源电路6供给的。形成如下结构，即，从驱动电源电路6向逆变器电路4供给的驱动电压Vc1以及Vc2也向继电器72供给。此外，驱动电压Vc1以及Vc2是恒定的电压，在逆变器电路4中，进行控制的控制电路从驱动电压Vc1以及Vc2生成为了驱动各开关元件而向栅极施加的信号(驱动信号)。

此外，虽然在图1中省略了记载，但电力变换装置具备逆变器电路4的保护功能，构成为在检测出某种异常的情况下产生警告并且保护功能起作用。

图2是表示浪涌电流抑制电路7的结构例的图。在图2中，为了便于说明，也一并记载有驱动电源电路6。

浪涌电流抑制电路7具备如下部件而构成：浪涌电流抑制电阻71、继电器72、控制部73、二极管74、75、以及晶体管76、77、78。

浪涌电流抑制电阻71的一端与转换器电路2的负极侧的端子连接，另一端与电容器3的负极侧的端子连接(参照图1)。继电器72相对于浪涌电流抑制电阻71并联连接，如果向内部的线圈施加一定的电压，则进行吸合而使浪涌电流抑制电阻71的两端短路。控制部73通过控制晶体管76以及77，从而切换向继电器72的施加电压。二极管74设置在驱动电源电路6与继电器72之间，防止电流向驱动电源电路6侧逆流。从驱动电源电路6向二极管74的正极施加驱动电压Vc2。二极管75设置在晶体管78与继电器72的端子b之间，防止电流向晶体管78侧逆流。晶体管76是NPN型的晶体管，集电极与继电器72的端子a连接，发射极接地。向基极输入从控制部73输出的RA驱动信号#1。晶体管77是N型的FET(Field EffectTransistor)，漏极与晶体管78的栅极连接，源极接地。向栅极输入从控制部73输出的RA驱动信号#2。晶体管78是P型的FET，从驱动电源电路6向源极施加驱动电压Vc1。漏极与二极管75的正极连接，栅极与晶体管77的漏极连接。

下面，将由控制部73、二极管74、75、以及晶体管76、77、78构成的电路称为继电器控制电路。

图3是表示驱动电源电路6的结构例的图。驱动电源电路6具备如下部件而构成：二极管61、电容器62、65、66、齐纳二极管63、以及电阻64。

二极管61以及电容器62构成整流电路，对从省略图示的外部的交流电源供给的交流电压进行变换而生成直流电压。所生成的直流电压例如是30V，作为驱动电压Vc1向逆变器电路4以及浪涌电流抑制电路7供给。

齐纳二极管63、电阻64、以及电容器65、66构成分压电路，对由二极管61以及电容器62生成的直流电压进行分压。进行了分压的直流电压即电容器66的两端电压作为驱动电压Vc2向逆变器电路4以及浪涌电流抑制电路7供给。

下面，参照图1至图4说明本实施方式的电力变换装置中的浪涌电流抑制电路7的动作。图4是表示浪涌电流抑制电路7的动作的一个例子的时序图。在图4中，示出控制部73输出的RA驱动信号#1以及RA驱动信号#2、向继电器72施加的电压(有无施加Vc1和Vc2)、以及继电器72的两端电压。

如果接通交流电源1，开始交流电压的供给，则电力变换装置起动，从转换器电路2对电容器3流动浪涌电流。因此，继电器控制电路的控制部73在对转换器电路2开始交流电压的供给的时刻，将RA驱动信号#1以及#2设为L(Low)电平，继电器72保持断开的状态。其结果，由于浪涌电流抑制电阻71的作用，浪涌电流受到抑制。如果从电力变换装置起动算起经过一定时间，则控制部73将RA驱动信号#1以及#2设为H(High)电平。在将RA驱动信号#1以及#2设为H电平的情况下，晶体管(下面称为TR)76以及TR77变为ON，与此相伴，TR78变为ON。其结果，从驱动电源电路6向继电器72施加Vc1和Vc2。此时的继电器72的两端电压(RA两端电压)变为Vc1，继电器72吸合(变为闭合状态)。如果继电器72闭合，则电流不流过浪涌电流抑制电阻71，能够避免浪涌电流抑制电阻71中的损耗的发生。

如果继电器72变为闭合状态，即，如果从将RA驱动信号#1以及#2设为H电平起经过RA吸引时间(至继电器72变为闭合状态为止所需的时间)，则控制部73将RA驱动信号#1保持为H电平，将RA驱动信号#2设为L电平。由此，TR77变为OFF，此外，TR78也变为OFF。其结果，从驱动电源电路6向继电器72仅施加Vc2，继电器72的两端电压变为Vc2。Vc2是比继电器72的保持电压高的电压，继电器72保持闭合状态。由此，电流不流过浪涌电流抑制电阻71，浪涌电流抑制电阻71中的损耗也不会产生。另外，由于Vc2是比Vc1低的电压，所以能够抑制继电器72中的发热量，并且能够抑制由继电器72产生的损耗。此外，使用由驱动电源电路6向逆变器电路4供给的2种电平的驱动电压，生成向继电器72施加的电压，因而不需要另外设置生成向继电器72的施加电压的电路，能够抑制成本的上升。

如果来自交流电源1的电压供给停止，则控制部73将RA驱动信号#1以及#2设为L电平。其结果，向继电器72的施加电压变为0V，继电器72变为开路状态。

然后，如果电力变换装置再次起动，则控制部73将RA驱动信号#1以及#2设为H电平，在经过了RA吸引时间后将RA驱动信号#2设为L电平，使继电器72为闭合的状态(向继电器72的施加电压为Vc2的状态)。在该状态下，如果由于某种原因使驱动电源电路6发生损坏等，驱动电压Vc1以及Vc2的输出停止，则向浪涌电流抑制电路7供给的Vc1以及Vc2也变为0V。并且，向继电器72的施加电压也变为0V，继电器72断开而变为开路状态。其结果，能够保护逆变器电路4。另外，例如，在逆变器电路4具备的IGBT损坏的情况下，有时驱动电源电路6也随之损坏。在此情况下，驱动电压Vc1以及Vc2的输出也停止，向继电器72的施加电压变为0V，因而继电器72断开而变为开路状态。通过将继电器72变为开路状态，从而使逆变器电路4受到保护，能够防止逆变器电路4进一步损坏。

如上所述，电力变换装置具备逆变器电路4的保护功能，构成为在检测出异常的情况下产生警告并且保护功能起作用，但是还可以考虑到如下情况，即，由于实现保护功能的保护电路本身发生故障等预料不到的原因，使保护功能不起作用，或者警告产生动作出现延迟。根据本实施方式，即使在驱动电源电路6损坏时保护功能不起作用，也能够断开继电器72而保护逆变器电路4，能够提高装置的可靠性。

如上述所示，在本实施方式的电力变换装置中，构成为浪涌电流抑制电路7利用驱动电源电路6为了向逆变器电路4供给而生成的驱动电压，控制与浪涌电流抑制电阻71并联连接的继电器72。另外，在继电器72变为闭合状态之后，施加比吸引时所施加的电压低的电压而保持闭合状态。由此，能够抑制成本上升并且抑制继电器72中的损耗量。另外，能够防止温度上升，能够实现稳定的动作。

另外，将浪涌电流抑制电路7配置在N侧，因而设计时不需要考虑绝缘距离。

工业实用性

如上述所示，本发明所涉及的浪涌电流抑制电路对于电力变换装置是有用的，尤其适合于用于抑制电力变换装置起动时产生的浪涌电流的发明。

标号的说明

1交流电源，2转换器电路，3、62、65、66电容器，4逆变器电路，5电动机，6驱动电源电路，7浪涌电流抑制电路，61、74、75二极管，63齐纳二极管，64电阻，71浪涌电流抑制电阻，72继电器，73控制部，76、77、78晶体管。

Claims (3)

1.一种浪涌电流抑制电路，其在电力变换装置中抑制在电源接通时产生的浪涌电流，所述电力变换装置具备逆变器电路和驱动电源电路，所述驱动电源电路生成2种电平的直流电压而作为向构成所述逆变器电路的各开关元件的栅极施加的驱动电压，

该浪涌电流抑制电路的特征在于，具备：

浪涌电流防止电阻，其设置在生成向所述逆变器电路供给的直流电压的转换器电路与平滑电容器之间；

继电器，其与所述浪涌电流防止电阻并联连接；以及

继电器控制电路，其在使所述继电器向闭合状态转换时，向所述继电器施加所述2种电平的直流电压中的电平较高的直流电压，在所述继电器变为闭合状态之后，向所述继电器施加所述2种电平的直流电压中的电平较低的直流电压而使所述继电器保持闭合状态，

所述驱动电源电路使用供给至逆变器电路的所述2种电平的直流电压生成向所述继电器施加的电压。

2.根据权利要求1所述的浪涌电流抑制电路，其特征在于，

所述开关元件是IGBT。

3.根据权利要求1或2所述的浪涌电流抑制电路，其特征在于，

所述浪涌电流抑制电路配置在所述转换器电路的负极侧。