CN105515412B - 自动软上电整流电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动软上电整流电路，包括五只功率二极管PD1‑PD5、单向晶闸管、电解电容、温敏电阻、稳压二极管、电阻R1‑R6、电容C1‑C3，当单相交流电源接通时，四个功率二极管PD1—PD4构成的整流桥对电解电容EC1整流充电，电解电容EC1与温敏电阻构成阻容充电支路，电解电容EC1的电压缓慢上升；当电解电容EC1的电压上升接近网压峰值时，分压电阻R3分得足够电压，经过后级稳压和限流后，形成电流送入晶闸管TY1的门极与阴极之间，晶闸管导通，由此短接上电限流温敏电阻，整流电路进入到完全自然整流状态，完成软上电。本发明可应用于采用AC‑DC变换器作为前级电路的应用领域，能同时实现自动软上电和单相整流过程。

Description

自动软上电整流电路

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域的一种单相整流电路，具体地，涉及一种自动软上电整流电路。

背景技术

对含有二极管整流电路的交流电源供电电力电子变换设备，如变频家电和通讯电源，需要考虑软上电问题。否则由于初始电解电容压为零，在上电阶段电力电子变换装置就会出现过流故障，造成后级变换器过压击穿和空气开关动作。

在常用的上电限流措施中，大都采用在交流或直流线路中增加限流电阻的方法，具体包括三种方式：(1)直流侧或交流火线上串联限流电阻，上电时限流，上电结束后时利用继电器自动切除；(2)串联PTC热敏电阻，利用其正温度特性，上电时限流，上电结束后利用继电器自动切除；(3)串联NTC热敏电阻，利用其负温度特性，在上电时限流，上电结束后保留。前两种方法的问题是：在电阻切除时带来了二次电流冲击问题。后一种方法的问题是：只适合负载功率200W以下的应用场合。为此，对于大功率应用场合，需要改进现有的上电限流方法，彻底解决上电冲击电流问题。

经过对现有技术的检索发现，张相军等在2011年6月的“电机与控制学报”文章中，在总结了两种传统的软启动电路后，提出了“一种启动冲击电流抑制电路”，即三级冲击电流抑制电路，该电路可有效抑制启动时的一次冲击电流和二次冲击电流。发明专利“电力变换装置”(P2001—238459A)公开了一种改变单纯二极管整流桥为高端、低端或全桥为晶闸管的整流桥，并使得晶闸管并联合适的电阻和二极管支路，为此可以实现软上电功能，上电结束后晶闸管导通，触发角为零，起到二极管作用。

为了减少体积，往往上电功率电阻常用热敏电阻PTC代替。对于频繁启停的电力电子变换装置而言，PTC热敏电阻会因发热失去限流作用，严重时造成整流桥后级接入的开关电源失电，由此造成控制电路失电，整个设备无法工作。

综合以上，对软上电的整流电路现有电路结构的检索发现，目前阶段仍然需要推出集成有驱动单元和软上电功能的新型整流电路，同时具备结构简单、功能齐全和成本低廉等优势。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动软上电整流电路，集成有驱动单元和软上电功能，同时具有电路结构简单、控制容易等优点。

为实现以上目的，提供了一种自动软上电整流电路，能够同时实现自动软上电和单相整流过程。

所述自动软上电整流电路，包括五只功率二极管PD1-PD5、一只单向晶闸管TY1、一只电解电容EC1、一只温敏电阻PTC1、一只稳压二极管ZD1、六只电阻R1-R6、三只电容C1-C3，其中：

第一只功率二极管PD1的阴极与第三只功率二极管PD3的阴极相连后，形成直流回路正极，并与第一只分压电阻R1的一端、电解电容EC1的正极、第三只电容C3的一端相连；

第二只功率二极管PD2的阳极与第四只功率二极管PD4的阳极相连后，形成直流回路负极，并与第三只分压电阻R3的一端、稳压二极管ZD1的阳极、第一只电容C1的一端、晶闸管TY1的阴极、第五只功率二极管PD5的阳极、第五只电阻R5的一端、温敏电阻PTC1的一端、第三只电容C3的另一端相连；

电解电容EC1的阴极与晶闸管TY1的阳极、第五只功率二极管PD5的阴极、第二只电容C2的一端、温敏电阻PCT1的另一端相连，第二只电容C2的另一端与第五只电阻R5的另一端相连；

晶闸管TY1的门极与第一只电容C1的另一端、第四只电阻R4的一端相连，第四只电阻44的另一端与稳压二极管ZD1的阴极、第六只电阻R6的一端相连，第六只电阻R6的另一端与第三只电阻R3的另一端、第二只电阻R2的一端相连，第二只电阻R2的另一端与第一只电阻R1的另一端相连；

第一只功率二极管PD1的阳极与第二只功率二极管PD2的阴极相连后与单相交流电源进线的一端相连，第三只功率二极管PD3的阳极与第四只功率二极管PD4的阴极相连后与单相交流电源进线的另一端相连。

本发明上述各部分电路构成了完整的自动软上电整流电路，无需外加控制电路，可以实现自动软上电。功率二极管PD1—PD4构成二极管整流桥，电容C3构成滤波电容。进一步的，本发明重要的是具有软上电功能的电路(电阻R1—R5、电解电容EC1、晶闸管TY1、稳压二极管ZD1、电容C1与C2、温敏电阻PTC1)，晶闸管TY1的导通只需要直流回路电压达到预定值(接近网压峰值)，此时晶闸管TY1门极流进电流，从其阴极流出，晶闸管TY导通，短接温敏电阻PTC1，完成软上电过程。为了实现该目的，特别安排了普通二极管PD5，提供电流由下到上的路劲，否则将会出现功能不完善问题。电阻R4与电容C1构成RC滤波电路，防止干扰误触发晶闸管导通。电阻R5与电容C2构成RC滤波电路，防止晶闸管两端出现过电压。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)整流单元可以支持整周波的软上电功能，电阻R1、R2、R3构成的电阻分压，电阻R6、稳压二极管ZD1构成的稳压电路，获得驱动电源，电阻R4和电容C1构成驱动单元，充分利用了晶闸管的闸流特性，自动软上电和短接限流温敏电阻；

(2)结构紧凑，成本低廉，无需额外晶闸管的驱动电源，通用型较强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供了一种自动软上电整流电路，能够同时实现自动软上电和单相整流过程。

本实施例中，所述自动软上电整流电路，包括五只功率二极管PD1-PD5、一只单向晶闸管TY1、一只电解电容EC1、一只温敏电阻PTC1、一只稳压二极管ZD1、六只电阻R1-R6、三只电容C1-C3，其中：

第一只功率二极管PD1的阴极与第三只功率二极管PD3的阴极相连后，形成直流回路正极，并与第一只分压电阻R1的一端、电解电容EC1的正极、第三只电容C3的一端相连；

第二只功率二极管PD2的阳极与第四只功率二极管PD4的阳极相连后，形成直流回路负极，并与第三只分压电阻R3的一端、稳压二极管ZD1的阳极、第一只电容C1的一端、晶闸管TY1的阴极、第五只功率二极管PD5的阳极、第五只电阻R5的一端、温敏电阻PTC1的一端、第三只电容C3的另一端相连；

电解电容EC1的阴极与晶闸管TY1的阳极、第五只功率二极管PD5的阴极、第二只电容C2的一端、温敏电阻PCT1的另一端相连，第二只电容C2的另一端与第五只电阻R5的另一端相连；

晶闸管TY1的门极与第一只电容C1的另一端、第四只电阻R4的一端相连，第四只电阻44的另一端与稳压二极管ZD1的阴极、第六只电阻R6的一端相连，第六只电阻R6的另一端与第三只电阻R3的另一端、第二只电阻R2的一端相连，第二只电阻R2的另一端与第一只电阻R1的另一端相连；

第一只功率二极管PD1的阳极与第二只功率二极管PD2的阴极相连后与单相交流电源进线的一端相连，第三只功率二极管PD3的阳极与第四只功率二极管PD4的阴极相连后与单相交流电源进线的另一端相连。

本实例中上述各个元器件的选型：

供电电源：单相交流电源220V；

负载功率：2.5kW，

功率二极管(PD1—PD5)：600V，25A/100℃，构成单相二极管整流桥；

电解电容(EC1)：400V，3300μF，插件，用于储能；

普通晶闸管(TY1)：600V，25A/100℃，用于电解电容EC1充电结束时短接温敏电阻PTC1；

温敏电阻(PTC1)：49Ω/100℃，10W，上电过程中用于限流；

电阻(R1)：150kΩ，1/4W，用于分压；

电阻(R2)：150kΩ，1/4W，用于分压；

电阻(R3)：7.5kΩ，1/4W，用于分压，得到直流电压；

电阻(R4)：1kΩ，1/4W，用于限流和与电容C1构成RC一阶滤波电路，防止干扰误；

电阻(R5)：500Ω，2W，与电容C2构成RC一阶滤波电路，防止过电压；

电阻(R6)：1kΩ，1/4W，分压作用，防止稳压二极管ZD1过压；

稳压二极管(ZD1)：动作电压+7.5V；

电容(C1)：10nF，100V，与电阻R4构成RC一阶滤波电路；

电容(C2)：100nF，600V，与电子R5构成RC一阶滤波电路，防止过电压；

电容(C3)：100nF，600V，吸收电容，防止直流回路高频浪涌电压；

所述四个功率二极管PD1—PD4构成整流桥，整个电路具体工作时：

当单相交流电源(220V)接通时，通过四个功率二极管PD1—PD4构成的整流桥对电解电容EC1整流充电，首先电解电容EC1与温敏电阻PTC1构成阻容充电支路，电解电容EC1的电压缓慢上升，引起的网测电流较小，不至于引起电路故障。当电解电容EC1的电压上升接近网压峰值时，大致300V时，分压电阻R3分得足够电压，经过电阻R6限流、稳压二极管ZD1稳压、电阻R4限流以及电容C1滤波后，形成电流送入晶闸管TY1的门极与阴极之间，晶闸管TY1导通，由此短接上电限流温敏电阻PTC1，整流电路进入到完全自然整流状态，完成软上电过程。只要电解电容EC1流过电流大于晶闸管TY1的擎柱电流，或分压电阻R3分得足够电压，如+7V，晶闸管TY1就处于导通。条件不具备时，晶闸管TY1进入截止状态。

本发明可以应用于采用AC-DC变换器作为前级电路的应用领域，能够同时实现自动软上电和单相整流过程，具有电路结构简单、功能齐全、使用器件数量少，简化电路设计和降低成本的优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种自动软上电整流电路，其特征在于包括五只功率二极管PD1-PD5、一只单向晶闸管TY1、一只电解电容EC1、一只温敏电阻PTC1、一只稳压二极管ZD1、六只电阻R1-R6、三只电容C1-C3，其中：

第一只功率二极管PD1的阴极与第三只功率二极管PD3的阴极相连后，形成直流回路正极，并与第一只分压电阻R1的一端、电解电容EC1的正极、第三只电容C3的一端相连；

第二只功率二极管PD2的阳极与第四只功率二极管PD4的阳极相连后，形成直流回路负极，并与第三只分压电阻R3的一端、稳压二极管ZD1的阳极、第一只电容C1的一端、晶闸管TY1的阴极、第五只功率二极管PD5的阳极、第五只电阻R5的一端、温敏电阻PTC1的一端、第三只电容C3的另一端相连；

电解电容EC1的阴极与晶闸管TY1的阳极、第五只功率二极管PD5的阴极、第二只电容C2的一端、温敏电阻PCT1的另一端相连，第二只电容C2的另一端与第五只电阻R5的另一端相连；

晶闸管TY1的门极与第一只电容C1的另一端、第四只电阻R4的一端相连，第四只电阻44的另一端与稳压二极管ZD1的阴极、第六只电阻R6的一端相连，第六只电阻R6的另一端与第三只电阻R3的另一端、第二只电阻R2的一端相连，第二只电阻R2的另一端与第一只电阻R1的另一端相连；

第一只功率二极管PD1的阳极与第二只功率二极管PD2的阴极相连后与单相交流电源进线的一端相连，第三只功率二极管PD3的阳极与第四只功率二极管PD4的阴极相连后与单相交流电源进线的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的自动软上电整流电路，其特征在于：所述四个功率二极管PD1—PD4构成整流桥，当单相交流电源接通时，四个功率二极管PD1—PD4构成的整流桥对电解电容EC1整流充电，首先电解电容EC1与温敏电阻PTC1构成阻容充电支路，电解电容EC1的电压缓慢上升，引起的网测电流小，不至于引起电路故障；当电解电容EC1的电压上升接近网压峰值时，分压电阻R3分得足够电压，经过后级稳压和限流后，形成电流送入晶闸管TY1的门极与阴极之间，晶闸管TY1导通，由此短接上电限流温敏电阻PTC1，整流电路进入到完全自然整流状态，完成软上电过程。

3.根据权利要求1或2所述的自动软上电整流电路，其特征在于：所述电解电容EC1流过电流大于晶闸管TY1的擎柱电流，或分压电阻R3分得足够电压，晶闸管TY1就处于导通；条件不具备时，晶闸管TY1进入截止状态。