CN113949281B - 一种pcs黑启动电路 - Google Patents

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Abstract

一种PCS黑启动电路，属于PCS黑启动技术领域。本发明包括直流输入接口、交流输入接口、整流模块、缓起模块、H桥模块、PWM波产生模块、H桥驱动模块、变压器隔离模块、输出模块、以及负反馈模块，直流输入接口与缓起模块相连，交流输入接口通过整流模块与缓起模块相连，缓起模块与H桥模块相连，H桥模块通过变压器隔离模块与输出模块相连，负反馈模块分别与输出模块、PWM波产生模块相连，PWM波产生模块通过H桥驱动模块与H桥模块相连。本发明将黑启动与PCS内部电源相集成，采用直流电和交流电双电源输入，当无电网或电网失电时，可采用高压直流输入，以满足持续供电给控制系统，使控制系统正常运行。

Description

一种PCS黑启动电路
技术领域
本发明属于PCS黑启动技术领域，具体是涉及一种PCS黑启动电路。
背景技术
PCS(储能变流器)是一种用于交直流能量交互的逆变器，能把电池侧直流能量转换为客户所需的电压及频率(电压300-690V，频率为50/60HZ)。PCS广泛运用于电网调峰调频、备用电源、发电侧功率平滑、用户侧削峰填谷、微电网等场景。随着运用场景越来越多，客户需求随之增加，黑启动功能也就成为了客户要求的必备条件。
黑启动功能为：在无电网或电网失电的情况下，要求PCS能从PQ模式转换为VF模式，输出客户所需的电压等级及频率。在这个过程中，如何为控制系统提供电源，成为一大难题。
目前，通常采用UPS为控制系统供电，UPS主要器件为电池，但电池存在充放电循环寿命问题，体积较大，且存在起火、变形、过热等风险。在极限情况下，当UPS无外界输入时，还存在供电时间有限的缺陷。
因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。
发明内容
本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种PCS黑启动电路。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种PCS黑启动电路，包括直流输入接口、交流输入接口、整流模块、缓起模块、H桥模块、PWM波产生模块、H桥驱动模块、变压器隔离模块、输出模块、以及负反馈模块，所述直流输入接口与缓起模块相连，所述交流输入接口通过整流模块与缓起模块相连，所述缓起模块与H桥模块相连，所述H桥模块通过变压器隔离模块与输出模块相连，所述负反馈模块分别与输出模块、PWM波产生模块相连，所述PWM波产生模块通过H桥驱动模块与H桥模块相连；直流电经直流输入接口输入至缓起模块，交流电经交流输入接口输入至整流模块，经整流模块整流后输入至缓起模块，当所述缓起模块内部缓存电压达到180V时输出高压直流至H桥模块，所述H桥模块将高压直流形成高频脉冲，并通过变压器隔离模块变压使输出模块输出24V电压，所述负反馈模块实时检测输出模块的输出电压，并将检测信息传输至PWM波产生模块，所述PWM波产生模块根据检测信息通过H桥驱动模块控制H桥模块输出。
作为优选，所述缓起模块包括电阻R20、电阻R19、电阻R30、灯珠LED1、及依次串联在一起的电阻R39、电阻R8、电阻R16、电阻R4、电阻R6、电阻R10、电阻R3、电阻R2和电阻R5、依次串联在一起的电阻R9、电阻R38、电阻R7、电阻R13、电阻R15、电阻R33、电阻R32、电阻R11和电阻R14、依次串联在一起的电阻R29、电阻R17、电阻R37、电阻R34、电阻R36、电阻R1、电阻R12、电阻R31和电阻R35、依次串联在一起的电阻R18、电阻R28、电阻R27、电阻R24、电阻R26、电阻R21、电阻R23、电阻R22和电阻R25，所述电阻R20的一端作为缓起模块的输入端，所述电阻R20的另一端接电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端接电阻R30的一端、灯珠LED1的负极，且其公共连接端接H桥模块，所述电阻R30的另一端接电阻R39的一端，所述灯珠LED1的正极接电阻R18的一端，所述电阻R39、电阻R9、电阻R29和电阻R18相并联，所述电阻R8、电阻R38、电阻R17和电阻R27相并联，所述电阻R16、电阻R7、电阻R37和电阻R27相并联，所述电阻R4、电阻R13、电阻R34和电阻R24相并联，所述电阻R6、电阻R15、电阻R36和电阻R26相并联，所述电阻R10、电阻R33、电阻R1和电阻R21相并联，所述电阻R3、电阻R32、电阻R12和电阻R23相并联，所述电阻R2、电阻R11、电阻R31和电阻R22相并联，所述电阻R5、电阻R14、电阻R35和电阻R25相并联，所述电阻R5远离电阻R2的一端作为缓起模块的输出端。
作为优选，所述H桥模块包括MOS管Q1、二极管D8、TVS管WD1、MOS管Q6、电阻R56、电阻R79、电阻R76、电阻R78、电阻R77、电容C7、以及二极管D3，所述MOS管Q1的栅极接H桥驱动模块，所述MOS管Q1的漏极接缓起模块的输出端和二极管D3的负极，所述MOS管Q1的源极接二极管D8的负极和变压器隔离模块，所述二极管D8的正极接缓起模块的输入端，所述二极管D3的正极接MOS管Q6的漏极和变压器隔离模块，所述MOS管Q6的栅极接H桥驱动模块，所述TVS管WD1的负极接缓起模块，所述TVS管WD1的正极接电阻R56的一端、PWM波产生模块和电容C7的一端，所述电阻R56的另一端接MOS管Q6的源极、电阻R79的一端和电阻R76的一端，所述电阻R79的另一端接电阻R78的一端和电阻R77的一端，所述电阻C7的另一端接电阻R76的另一端、电阻R78的另一端、电阻R77的另一端和变压器隔离模块，且其公共连接端接缓起模块的输入端。
作为优选，所述变压器隔离模块包括变压器T2、及设置在变压器T2上的变压器T2初级绕组一、变压器T2初级绕组二、变压器T2次级绕组一、变压器T2次级绕组二，所述变压器T2初级绕组一的一端接H桥模块，所述变压器T2初级绕组一的另一端接变压器T2初级绕组二的一端，所述变压器T2初级绕组二的另一端接H桥模块，所述变压器T2次级绕组一的一端接输出模块，所述变压器T2次级绕组一的中性点接地，所述变压器T2次级绕组一的另一端接输出模块，所述变压器T2次级绕组二的一端用于接自稳供电模块，所述变压器T2次级绕组二的另一端接H桥模块和缓起模块的输入端。
作为优选，所述输出模块包括电容C33、电阻R111、二极管D13、电容C26、电阻R94、电阻R120、电阻R115、电阻R118、电阻R119、电阻R116、电阻R117、二极管D11、电容C20、电容E12、电容E14、电容E15、二极管D12、电容C27、电容E13、以及电阻R121，所述电容C33的一端接二极管D13的正极、电容C26的一端、二极管D11的正极和变压器隔离模块，所述电容C33的另一端接电阻R111，所述电容C26的另一端接电阻R94的一端，所述电阻R111的另一端接二极管D13的负极、电阻R94的另一端、二极管D11的负极、电容C20的一端、电容E14的一端、电容E15的一端、电容E12的一端和电阻R120的一端，且其公共连接端接24V电压，所述电阻R120和电阻R115串联，所述电阻R118和电阻R119串联，且并联在电阻R120和电阻R115上，所述电阻R116和电阻R117串联，且并联在电阻R118和电阻R119上，所述电容C20的另一端接电容E14的另一端、电容R15的另一端、电容E12的另一端、电阻R120的另一端和电阻R121的一端，且其公共连接端接地，所述电阻R121的另一端作为输出模块的输出端，所述二极管D12的负极接变压器隔离模块，所述二极管D12的正极接电容C27的一端和电容E13的一端，且其公共连接端接-28V电压，所述电容C27的另一端接地，所述电容E13的另一端接电阻R121的一端。
作为优选，所述负反馈模块包括电阻R91、电阻R89、线性隔离光耦OC2A、电容C18、电阻R93、电容C19、运算放大器U3A、电容C32、电容C23、电阻R108、电阻R107、电阻R106、电阻R96、电阻R97、电阻R98、电阻R102、电阻R103、电阻R100、稳压二极管U4、线性隔离光耦OC3A、电阻R90、电阻R92、运算放大器U3D、电容C21、电阻R101、电阻R99、电阻R95、电阻R105、电容C31、电容C30、电阻R104、运算放大器U3C、电容C24、以及电阻R95，所述电阻R91的一端接24V电压，所述电阻R91的另一端接电阻R89的一端，所述电阻R89的另一端接线性隔离光耦OC2A的正极，所述线性隔离光耦OC2A的负极接电容C18的一端、电阻R93的一端和运算放大器U3A的输出端，所述电阻R93的另一端接电容C19的一端，所述电容C18的另一端接电容C19的另一端、运算放大器U3A的反相输入端、电阻R100的一端和电阻R98的一端，所述运算放大器U3A的负电源端接地，所述运算放大器U3A的正电源端接24V电压，所述运算放大器U3A的同相输入端接电阻R102的一端，所述电阻R102的另一端接电阻R106的一端、稳压二极管U4的负极和电阻R103的一端，所述电阻R106的另一端通过电阻R107接电阻R108的一端，所述电阻R98的另一端通过电阻R97接电阻R96的一端，所述电阻R96的另一端接电阻R108的另一端和电容C23的一端，且其公共连接端接24V电压，所述电容C23的另一端接地，所述电容C32并联电路C23，所述稳压二极管U4的正极接电阻R100的另一端，且其公共连接端接地，所述线性隔离光耦OC3A的负极接地，所述线性隔离光耦OC3A的正极通过电阻R90接电阻R92的一端，所述电阻R92的另一端接运算放大器U3D的输出端和电容C21的一端，所述电容C21的另一端接运算放大器U3D的反相输入端和电阻R103的另一端，所述运算放大器U3D的同相输入端接电阻R95的一端，所述电阻R95的另一端接电阻R99的一端、运算放大器U3C的输出端和电容C24的一端，电阻R99的另一端接电阻R101的一端、运算放大器U3C的反相输入端和电容C24的另一端，所述运算放大器U3C的同相输入端接电阻R105的一端、电容C30的一端和电阻R104的一端，所述电阻R104的另一端接电容C30的另一端和电容C31的一端，所述电容C31的另一端接电阻R105的另一端和电阻R101的另一端，且其公共连接端接地。
作为优选，所述PWM波产生模块包括线性隔离光耦OC1B、电容C16、电阻R58、芯片U2、电容C11、电容C9、电容C8、电阻R60、线性隔离光耦OC2B、电阻R74、电阻R75、电阻R70、二极管D9、二极管D6、电容C17、线性隔离光耦OC3B、电阻R50、电容C2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R52、电容C3、以及电阻R44，所述芯片U2的第一脚接线性隔离光耦OC1B的正极、二极管D6的正极、电阻R58的一端和电容C11的一端，所述芯片U2的第二脚接电阻R58的另一端、电容C11的另一端和电阻R74的一端，所述芯片U2的第三脚接电容C9的一端、线性隔离光耦OC3B的负极和H桥模块，所述芯片U2的第四脚接电容C9的另一端、电容C8的一端和电阻R60的一端，所述电容C8的另一端接缓起模块，所述芯片U2的第五脚接缓起模块，所述芯片U2的第六脚接电阻R50的一端和电阻R52的一端，所述电阻R50的另一端接三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，所述三极管Q3的集电极接电容C2的一端，且其公共连接端接芯片U2的第七脚，所述电容C2的另一端接缓起模块，所述三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极、电阻R52的另一端和电容C3的一端，所述电容C3的另一端接电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端作为PWM波产生模块的输出端，所述芯片U2的第八脚接电容C16的一端、电阻R70的一端和二极管D9的负极，所述二极管D6的负极接电阻R70的另一端、二极管D9的正极和电容C17的一端，所述电容C17的另一端接电阻R75的一端，且其公共连接端接缓起模块，所述电阻R75的另一端接电阻R74的另一端和线性隔离光耦OC2B的负极，所述线性隔离光耦OC2B的正极接电阻R60的另一端和线性隔离光耦OC3B的正极，且其公共连接端接芯片U2的第八脚，所述电容C16的另一端接线性隔离光耦OC1B的负极，且其公共连接端接缓起模块。
作为优选，所述H桥驱动模块包括电阻R48、二极管D1、电阻R42、二极管D2、电阻R47、三极管Q2、电阻R46、二极管TVS1、电阻R66、二极管D7、电阻R63、二极管D10、电阻R68、三极管Q5、电阻R69、二极管TVS2、变压器T1、及设置在变压器T1上的变压器T1初级绕组、变压器T1次级绕组一、变压器T1次级绕组二，所述变压器T1初级绕组的一端接PWM波产生模块，所述变压器T1初级绕组的另一端接缓起模块，所述变压器T1次级绕组一的一端接电阻R48的一端和二极管D3的正极，所述电阻R48的另一端接二极管D1的正极、二极管D2的负极、电阻R47的一端和三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接二极管D1的负极和电阻R42的一端，所述电阻R42的另一端接电阻R46的一端和二极管TVS1的负极，所述变压器T1次级绕组一的另一端接电阻R47的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R46的另一端和二极管TVS1的正极，所述变压器T1次级绕组二的一端接电阻R66的一端和二极管D10的正极，所述电阻R66的另一端接二极管D7的正极、二极管D10的负极、电阻R68的一端和三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极接二极管D7的负极和电阻R63的一端，所述电阻R63的另一端接电阻R69的一端和二极管TVS2的负极，所述变压器T1次级绕组二的另一端接电阻R68的另一端、三极管Q5的集电极、电阻R69的另一端和二极管TVS2的正极。
作为优选，还包括防反接模块、限流模块和限流退出模块，所述直流输入接口通过防反接模块与限流模块相连，所述整流模块与限流模块相连，所述限流模块与缓起模块相连，所述限流退出模块分别与整流模块和限流模块相连。
作为优选，还包括低压关断模块，所述低压关断模块分别与PWM波产生模块和缓起模块相连，所述低压关断模块用于检测缓起模块内部缓存电压，并将检测信息传输给PWM波产生模块，当缓起模块内部缓存电压低于160V时，PWM波产生模块控制缓起模块关断。
本发明具有的有益效果：本发明将黑启动与PCS内部电源相集成，采用直流电和交流电双电源输入，当无电网或电网失电时，可采用高压直流输入，以满足持续供电给控制系统，使控制系统正常运行。本发明通过缓起模块、H桥模块、PWM波产生模块、H桥驱动模块、变压器隔离模块和负反馈模块相配合，当缓起模块内部缓存电压达到180V时输出高压直流至H桥模块，H桥模块将高压直流形成高频脉冲，并通过变压器隔离模块变压使输出模块输出24V电压，负反馈模块实时检测输出模块的输出电压，并将检测信息传输至PWM波产生模块，PWM波产生模块根据检测信息调整PWM脉冲开通宽度，并通过H桥驱动模块控制H桥模块调整电流输出，从而使输出模块稳定输出24V电压。
附图说明
图1是本发明的一种结构框图；
图2是本发明直流输入接口、防反接模块和限流模块的一种连接电路示意图；
图3是本发明交流输入接口和整流模块的一种连接电路示意图；
图4是本发明缓起模块的一种电路图；
图5是本发明H桥模块、变压器隔离模块、输出模块和自稳供电模块的一种连接电路示意图；
图6是本发明负反馈模块和限流退出模块的一种连接电路示意图；
图7是本发明PWM波产生模块的一种电路图；
图8是本发明H桥驱动模块的一种电路图；
图9是本发明低压关断模块的一种电路图；
图10是本发明带电指示模块的一种电路图。
图中：1、直流输入接口；2、交流输入接口；3、整流模块；4、缓起模块；5、H桥模块；6、PWM波产生模块；7、H桥驱动模块；8、变压器隔离模块；9、输出模块；10、负反馈模块；11、防反接模块；12、限流模块；13、限流退出模块；14、低压关断模块；15、带电指示模块；16、自稳供电模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种PCS黑启动电路，如图1-图5所示，包括直流输入接口1、交流输入接口2、整流模块3、缓起模块4、H桥模块5、PWM波产生模块6、H桥驱动模块7、变压器隔离模块8、输出模块9、以及负反馈模块10，所述直流输入接口1与缓起模块4相连，所述交流输入接口2通过整流模块3与缓起模块4相连，所述缓起模块4与H桥模块5相连，所述H桥模块5通过变压器隔离模块8与输出模块9相连，所述负反馈模块10分别与输出模块9、PWM波产生模块6相连，所述PWM波产生模块6通过H桥驱动模块7与H桥模块5相连。
使用时，将直流电经直流输入接口1输入至缓起模块4，或将交流电经交流输入接口2输入至整流模块3，经整流模块3整流后输入至缓起模块4，当所述缓起模块4内部缓存电压达到180V时输出高压直流至H桥模块5，所述H桥模块5将高压直流形成高频脉冲，并通过变压器隔离模块8变压使输出模块9输出24V电压；所述负反馈模块10实时检测输出模块9的输出电压，并将检测信息传输至PWM波产生模块6，所述PWM波产生模块6根据检测信息调整PWM脉冲开通宽度，并通过H桥驱动模块7控制H桥模块5调整电流输出，从而使输出模块9稳定输出24V电压。
上述PCS黑启动电路采用双电源输入，即直流电(AC230V)输入和交流电(DC200-1000V)输入，可根据使用工况选择相应电源，输出电压为24VDC，输出电流可达10A。当无交流电情况下，可采用高压直流电输入，以满足持续供电给PCS控制系统，使PCS控制系统正常运行。
如图2和图3所示，所述直流输入接口1为端子JK5，具有3个引脚，其中第二脚悬空；所述交流输入接口2为端子JK6，具有2个引脚；所述整流模块3为三相整流桥堆BR2，其型号为MDS35-16，端子JK6的第一脚接三相整流桥堆BR2的第二脚，端子JK6的第二脚接三相整流桥堆BR2的第三脚。
如图4所示，所述缓起模块4包括电阻R20、电阻R19、电阻R30、灯珠LED1、及依次串联在一起的电阻R39、电阻R8、电阻R16、电阻R4、电阻R6、电阻R10、电阻R3、电阻R2和电阻R5、依次串联在一起的电阻R9、电阻R38、电阻R7、电阻R13、电阻R15、电阻R33、电阻R32、电阻R11和电阻R14、依次串联在一起的电阻R29、电阻R17、电阻R37、电阻R34、电阻R36、电阻R1、电阻R12、电阻R31和电阻R35、依次串联在一起的电阻R18、电阻R28、电阻R27、电阻R24、电阻R26、电阻R21、电阻R23、电阻R22和电阻R25，所述电阻R20的一端作为缓起模块4的输入端，所述电阻R20的另一端接电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端接电阻R30的一端、灯珠LED1的负极，且其公共连接端接H桥模块5中TVS管WD1的负极，所述电阻R30的另一端接电阻R39的一端，所述灯珠LED1的正极接电阻R18的一端，所述电阻R39、电阻R9、电阻R29和电阻R18相并联，所述电阻R8、电阻R38、电阻R17和电阻R27相并联，所述电阻R16、电阻R7、电阻R37和电阻R27相并联，所述电阻R4、电阻R13、电阻R34和电阻R24相并联，所述电阻R6、电阻R15、电阻R36和电阻R26相并联，所述电阻R10、电阻R33、电阻R1和电阻R21相并联，所述电阻R3、电阻R32、电阻R12和电阻R23相并联，所述电阻R2、电阻R11、电阻R31和电阻R22相并联，所述电阻R5、电阻R14、电阻R35和电阻R25相并联，所述电阻R5远离电阻R2的一端作为缓起模块4的输出端。
如图5所示，所述H桥模块5包括MOS管Q1、二极管D8、TVS管WD1、MOS管Q6、电阻R56、电阻R79、电阻R76、电阻R78、电阻R77、电容C7、以及二极管D3，所述MOS管Q1的栅极接H桥驱动模块7中二极管TVS1的负极，所述MOS管Q1的漏极接缓起模块4的输出端和二极管D3的负极，所述MOS管Q1的源极接二极管D8的负极、变压器隔离模块8中的变压器T2初级绕组二的另一端、H桥驱动模块7中的二极管TVS1的正极，所述二极管D8的正极接缓起模块4的输入端，所述二极管D3的正极接MOS管Q6的漏极、变压器隔离模块8中变压器T2初级绕组一的一端，所述MOS管Q6的栅极接H桥驱动模块7中二极管TVS2的负极，所述TVS管WD1的负极接缓起模块4中电阻R19的另一端，所述TVS管WD1的正极接电阻R56的一端、PWM波产生模块6中芯片U2的第三脚、电容C7的一端，所述电阻R56的另一端接MOS管Q6的源极、电阻R79的一端和电阻R76的一端，且其公共连接端接H桥驱动模块7中二极管TVS2的正极，所述电阻R79的另一端接电阻R78的一端和电阻R77的一端，所述电阻C7的另一端接电阻R76的另一端、电阻R78的另一端、电阻R77的另一端和变压器隔离模块8中变压器T2次级绕组二的另一端，且其公共连接端接缓起模块4的输入端。
如图5所示，所述变压器隔离模块8包括变压器T2、及设置在变压器T2上的变压器T2初级绕组一、变压器T2初级绕组二、变压器T2次级绕组一、变压器T2次级绕组二，所述变压器T2初级绕组一的一端接H桥模块5中二极管D3的正极，所述变压器T2初级绕组一的另一端接变压器T2初级绕组二的一端，所述变压器T2初级绕组二的另一端接H桥模块5中MOS管Q1的源极，所述变压器T2次级绕组一的一端接输出模块9中电容C33的一端，所述变压器T2次级绕组一的中性点接地，所述变压器T2次级绕组一的另一端接输出模块9中二极管D12的负极，所述变压器T2次级绕组二的一端用于接自稳供电模块16，所述变压器T2次级绕组二的另一端接H桥模块5中电容C7的另一端和缓起模块4的输入端。
如图5所示，所述输出模块9包括电容C33、电阻R111、二极管D13、电容C26、电阻R94、电阻R120、电阻R115、电阻R118、电阻R119、电阻R116、电阻R117、二极管D11、电容C20、电容E12、电容E14、电容E15、二极管D12、电容C27、电容E13、以及电阻R121，所述电容C33的一端接二极管D13的正极、电容C26的一端、二极管D11的正极和变压器隔离模块8中变压器T2次级绕组一的一端，所述电容C33的另一端接电阻R111，所述电容C26的另一端接电阻R94的一端，所述电阻R111的另一端接二极管D13的负极、电阻R94的另一端、二极管D11的负极、电容C20的一端、电容E14的一端、电容E15的一端、电容E12的一端和电阻R120的一端，且其公共连接端接24V电压，所述电阻R120和电阻R115串联，所述电阻R118和电阻R119串联，且并联在电阻R120和电阻R115上，所述电阻R116和电阻R117串联，且并联在电阻R118和电阻R119上，所述电容C20的另一端接电容E14的另一端、电容R15的另一端、电容E12的另一端、电阻R120的另一端和电阻R121的一端，且其公共连接端接地，所述电阻R121的另一端作为输出模块9的输出端，所述电阻R121的另一端可接端子JK4、端子JK3，所述二极管D12的负极接变压器隔离模块8中变压器T2次级绕组一的另一端，所述二极管D12的正极接电容C27的一端和电容E13的一端，且其公共连接端接-28V电压，所述电容C27的另一端接地，所述电容E13的另一端接电阻R121的一端。
如图6所示，所述负反馈模块10包括电阻R91、电阻R89、线性隔离光耦OC2A、电容C18、电阻R93、电容C19、运算放大器U3A、电容C32、电容C23、电阻R108、电阻R107、电阻R106、电阻R96、电阻R97、电阻R98、电阻R102、电阻R103、电阻R100、稳压二极管U4、线性隔离光耦OC3A、电阻R90、电阻R92、运算放大器U3D、电容C21、电阻R101、电阻R99、电阻R95、电阻R105、电容C31、电容C30、电阻R104、运算放大器U3C、电容C24、以及电阻R95，所述电阻R91的一端接24V电压，所述电阻R91的另一端接电阻R89的一端，所述电阻R89的另一端接线性隔离光耦OC2A的正极，所述线性隔离光耦OC2A的负极接电容C18的一端、电阻R93的一端和运算放大器U3A的输出端，所述电阻R93的另一端接电容C19的一端，所述电容C18的另一端接电容C19的另一端、运算放大器U3A的反相输入端、电阻R100的一端和电阻R98的一端，所述运算放大器U3A的负电源端接地，所述运算放大器U3A的正电源端接24V电压，所述运算放大器U3A的同相输入端接电阻R102的一端，所述电阻R102的另一端接电阻R106的一端、稳压二极管U4的负极和电阻R103的一端，所述电阻R106的另一端通过电阻R107接电阻R108的一端，所述电阻R98的另一端通过电阻R97接电阻R96的一端，所述电阻R96的另一端接电阻R108的另一端和电容C23的一端，且其公共连接端接24V电压，所述电容C23的另一端接地，所述电容C32并联电路C23，所述稳压二极管U4的正极接电阻R100的另一端，且其公共连接端接地，所述线性隔离光耦OC3A的负极接地，所述线性隔离光耦OC3A的正极通过电阻R90接电阻R92的一端，所述电阻R92的另一端接运算放大器U3D的输出端和电容C21的一端，所述电容C21的另一端接运算放大器U3D的反相输入端和电阻R103的另一端，所述运算放大器U3D的同相输入端接电阻R95的一端，所述电阻R95的另一端接电阻R99的一端、运算放大器U3C的输出端和电容C24的一端，电阻R99的另一端接电阻R101的一端、运算放大器U3C的反相输入端和电容C24的另一端，所述运算放大器U3C的同相输入端接电阻R105的一端、电容C30的一端和电阻R104的一端，所述电阻R104的另一端接电容C30的另一端和电容C31的一端，所述电容C31的另一端接电阻R105的另一端和电阻R101的另一端，且其公共连接端接地。
在负反馈模块10中，运算放大器U3A及其外围元器件构成负反馈电路，用于采集分流器(即电阻R121)的端电压，并进行比较；运算放大器U3D、运算放大器U3C及其外围元器件构成9.8A限流保护电路，当电流超过9.8A时，通过线性隔离光耦负反馈至PWM波产生模块6，调整PWM脉冲开通宽度，并通过H桥驱动模块7控制H桥模块5调整电流输出。
如图7所示，所述PWM波产生模块6包括线性隔离光耦OC1B、电容C16、电阻R58、芯片U2、电容C11、电容C9、电容C8、电阻R60、线性隔离光耦OC2B、电阻R74、电阻R75、电阻R70、二极管D9、二极管D6、电容C17、线性隔离光耦OC3B、电阻R50、电容C2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R52、电容C3、以及电阻R44，所述芯片U2设有8个脚，所述芯片U2的第一脚接线性隔离光耦OC1B的正极、二极管D6的正极、电阻R58的一端和电容C11的一端，所述芯片U2的第二脚接电阻R58的另一端、电容C11的另一端和电阻R74的一端，所述芯片U2的第三脚接电容C9的一端、线性隔离光耦OC3B的负极和H桥模块5中TVS管WD1的正极，所述芯片U2的第四脚接电容C9的另一端、电容C8的一端和电阻R60的一端，所述电容C8的另一端接缓起模块4的输入端，所述芯片U2的第五脚接缓起模块4的输入端，所述芯片U2的第六脚接电阻R50的一端和电阻R52的一端，所述电阻R50的另一端接三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，所述三极管Q3的集电极接电容C2的一端，且其公共连接端接芯片U2的第七脚，所述电容C2的另一端接缓起模块4的输入端，所述三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极、电阻R52的另一端和电容C3的一端，所述电容C3的另一端接电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端作为PWM波产生模块6的输出端，所述芯片U2的第八脚接电容C16的一端、电阻R70的一端和二极管D9的负极，所述二极管D6的负极接电阻R70的另一端、二极管D9的正极和电容C17的一端，所述电容C17的另一端接电阻R75的一端，且其公共连接端接缓起模块4的输入端，所述电阻R75的另一端接电阻R74的另一端和线性隔离光耦OC2B的负极，所述线性隔离光耦OC2B的正极接电阻R60的另一端和线性隔离光耦OC3B的正极，且其公共连接端接芯片U2的第八脚，所述电容C16的另一端接线性隔离光耦OC1B的负极，且其公共连接端接缓起模块4的输入端。
如图8所示，所述H桥驱动模块7包括电阻R48、二极管D1、电阻R42、二极管D2、电阻R47、三极管Q2、电阻R46、二极管TVS1、电阻R66、二极管D7、电阻R63、二极管D10、电阻R68、三极管Q5、电阻R69、二极管TVS2、变压器T1、及设置在变压器T1上的变压器T1初级绕组、变压器T1次级绕组一、变压器T1次级绕组二，所述变压器T1初级绕组的一端接PWM波产生模块6的输出端，所述变压器T1初级绕组的另一端接缓起模块4的输入端，所述变压器T1次级绕组一的一端接电阻R48的一端和二极管D3的正极，所述电阻R48的另一端接二极管D1的正极、二极管D2的负极、电阻R47的一端和三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接二极管D1的负极和电阻R42的一端，所述电阻R42的另一端接电阻R46的一端和二极管TVS1的负极，且其公共连接端接H桥模块5中MOS管Q1的栅极，所述变压器T1次级绕组一的另一端接电阻R47的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R46的另一端和二极管TVS1的正极，且其公共连接端接H桥模块5中MOS管Q1的源极，所述变压器T1次级绕组二的一端接电阻R66的一端和二极管D10的正极，所述电阻R66的另一端接二极管D7的正极、二极管D10的负极、电阻R68的一端和三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极接二极管D7的负极和电阻R63的一端，所述电阻R63的另一端接电阻R69的一端和二极管TVS2的负极，且其公共连接端接H桥模块5中MOS管Q6的栅极，所述变压器T1次级绕组二的另一端接电阻R68的另一端、三极管Q5的集电极、电阻R69的另一端和二极管TVS2的正极，且其公共连接端接H桥模块5中电阻R56的另一端。
上述PCS黑启动电路还包括防反接模块11、限流模块12和限流退出模块13，所述直流输入接口1通过防反接模块11与限流模块12相连，所述整流模块3与限流模块12相连，所述限流模块12与缓起模块4相连，所述限流退出模块13分别与整流模块3和限流模块12相连。通过设置防反接模块11、限流模块12和限流退出模块13，可对缓起模块4进行一定的保护。
如图1所示，所述防反接模块11包括三相整流桥堆BR1，其型号为MDS35-16；端子JK5的第一脚接三相整流桥堆BR1的第二脚和电容CX2的一端，端子JK5的第三脚接三相整流桥堆BR1的第三脚和电容CX2的另一端。
所述限流模块12包括电阻R113、电阻R109、保险丝F1、电容CX1、电感L1、以及电容C1，所述三相整流桥堆BR1的第一脚接三相整流桥堆BR2的第一脚、电阻R113的一端，所述电阻R113的另一端通过电阻R109接保险丝F1的一端，所述保险丝F1的另一端接电容CX1的一端、电感L1一路绕组的一端，所述电感L1一路绕组的另一端接电容C1的一端，且其公共连接端接缓起模块4的输出端，所述电容CX1的另一端接三相整流桥堆BR1的第五脚、电感L1另一路绕组的一端，所述电感L1另一路绕组的另一端接电容C1的另一端，且其公共连接端接缓起模块4的输入端，所述三相整流桥堆BR1的第五脚接三相整流桥堆BR2的第五脚.
如图6所示，所述限流退出模块13包括继电器KM1，所述继电器KM1常闭侧的一端接负反馈模块10中稳压二极管U4的正极，所述继电器KM1常闭侧的另一端接24V电压，所述继电器KM1开关侧的一端接保险丝F1的一端，所述继电器KM1开关侧的另一侧接三相整流桥堆BR1的第一脚。
上述PCS黑启动电路还包括低压关断模块14，所述低压关断模块14分别与PWM波产生模块6和缓起模块4相连，所述低压关断模块14用于检测缓起模块4内部缓存电压，并将检测信息传输至PWM波产生模块6，当缓起模块4内部缓存电压低于160V时，PWM波产生模块6控制缓起模块4关断。
如图9所示，所述低压关断模块14包括电阻R45、电阻R43、电阻R40、电阻R41、电阻R49、电阻R51、电阻R57、电阻R62、电阻R65、电容C14、TVS管WD2、电阻R67、电阻R64、电阻R61、电阻R54、电容C10、电阻R59、运算放大器U1A、电容C6、电容C13、电阻R55、线性隔离光耦OC1A、电阻R53、电容C4、以及运算放大器U1B，所述电阻R41的一端接缓起模块4的输出端，所述电阻R41、电阻R40、电阻R43、电阻R45、电阻R49、电阻R51、电阻R57、电阻R62和电阻R65依次串联，所述电阻R65的一端接电容C14的一端、TVS管WD2的负极、电阻R67的一端和运算放大器U1A的反相输入端，所述电容C14的另一端接缓起模块4的输入端和TVS管WD2的正极，所述电阻R67另一端接电阻R64的一端，所述电阻R64的另一端接电阻R61的一端，所述电阻R61的另一端接缓起模块4的输入端，所述电阻R54的一端接PWM波产生模块6中芯片U2的第八脚，所述电阻R54的另一端接运算放大器U1A的同相输入端，所述运算放大器U1A的正电源端接电容C10的一端、电阻R59的一端，且其公共连接端接线性隔离光耦OC1A的正极，所述电容C10的另一端接缓起模块4的输入端，所述电阻R59的另一端接运算放大器U1A的输出端、电容C6的一端、电阻R55的一端、运算放大器U1B的反相输入端，所述电容C6另一端接电容C13的一端，且其公共连接端接缓起模块4的输入端，所述电容C13的另一端接电阻R55的另一端，且其公共连接端接运算放大器U1A的同相输入端、运算放大器U1B的同相输入端，所述运算放大器U1A的负电源端接缓起模块4的输入端，所述运算放大器U1B的输出端接电阻R53的一端，所述电阻R53的另一端接线性隔离光耦OC1A的负极、电容C4的一端，所述电容C4的另一端接缓起模块4的输入端。
上述PCS黑启动电路还包括自稳供电模块16，如图5所示，所述自稳供电模块16分别与变压器隔离模块8、PWM波产生模块6和低压关断模块14相连，所述自稳供电模块16供电给PWM波产生模块6和低压关断模块14。
上述PCS黑启动电路还包括带电指示模块15，如图10所示，所述带电指示模块15分别与防反接模块11和限流模块12相连。
综上所述，本发明将黑启动与PCS内部电源相集成，采用直流电和交流电双电源输入，当无电网或电网失电时，可采用高压直流输入，以满足持续供电给控制系统，使控制系统正常运行。本发明通过缓起模块、H桥模块、PWM波产生模块、H桥驱动模块、变压器隔离模块和负反馈模块相配合，当缓起模块内部缓存电压达到180V时输出高压直流至H桥模块，H桥模块将高压直流形成高频脉冲，并通过变压器隔离模块变压使输出模块输出24V电压，负反馈模块实时检测输出模块的输出电压，并将检测信息传输至PWM波产生模块，PWM波产生模块根据检测信息调整PWM脉冲开通宽度，并通过H桥驱动模块控制H桥模块调整电流输出，从而使输出模块稳定输出24V电压。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种PCS黑启动电路，其特征在于，包括直流输入接口、交流输入接口、整流模块、缓起模块、H桥模块、PWM波产生模块、H桥驱动模块、变压器隔离模块、输出模块、以及负反馈模块，所述直流输入接口与缓起模块相连，所述交流输入接口通过整流模块与缓起模块相连，所述缓起模块与H桥模块相连，所述H桥模块通过变压器隔离模块与输出模块相连，所述负反馈模块分别与输出模块、PWM波产生模块相连，所述PWM波产生模块通过H桥驱动模块与H桥模块相连；直流电经直流输入接口输入至缓起模块，交流电经交流输入接口输入至整流模块，经整流模块整流后输入至缓起模块，当所述缓起模块内部缓存电压达到180V时输出高压直流至H桥模块，所述H桥模块将高压直流形成高频脉冲，并通过变压器隔离模块变压使输出模块输出24V电压，所述负反馈模块实时检测输出模块的输出电压，并将检测信息传输至PWM波产生模块，所述PWM波产生模块根据检测信息通过H桥驱动模块控制H桥模块输出；
所述H桥模块包括MOS管Q1、二极管D8、TVS管WD1、MOS管Q6、电阻R56、电阻R79、电阻R76、电阻R78、电阻R77、电容C7、以及二极管D3，所述MOS管Q1的栅极接H桥驱动模块，所述MOS管Q1的漏极接缓起模块的输出端和二极管D3的负极，所述MOS管Q1的源极接二极管D8的负极和变压器隔离模块，所述二极管D8的正极接缓起模块的输入端，所述二极管D3的正极接MOS管Q6的漏极和变压器隔离模块，所述MOS管Q6的栅极接H桥驱动模块，所述TVS管WD1的负极接缓起模块，所述TVS管WD1的正极接电阻R56的一端、PWM波产生模块和电容C7的一端，所述电阻R56的另一端接MOS管Q6的源极、电阻R79的一端和电阻R76的一端，所述电阻R79的另一端接电阻R78的一端和电阻R77的一端，所述电容C7的另一端接电阻R76的另一端、电阻R78的另一端、电阻R77的另一端和变压器隔离模块，且其公共连接端接缓起模块的输入端；
所述变压器隔离模块包括变压器T2、及设置在变压器T2上的变压器T2初级绕组一、变压器T2初级绕组二、变压器T2次级绕组一、变压器T2次级绕组二，所述变压器T2初级绕组一的一端接H桥模块，所述变压器T2初级绕组一的另一端接变压器T2初级绕组二的一端，所述变压器T2初级绕组二的另一端接H桥模块，所述变压器T2次级绕组一的一端接输出模块，所述变压器T2次级绕组一的中性点接地，所述变压器T2次级绕组一的另一端接输出模块，所述变压器T2次级绕组二的一端用于接自稳供电模块，所述变压器T2次级绕组二的另一端接H桥模块和缓起模块的输入端；
所述输出模块包括电容C33、电阻R111、二极管D13、电容C26、电阻R94、电阻R120、电阻R115、电阻R118、电阻R119、电阻R116、电阻R117、二极管D11、电容C20、电容E12、电容E14、电容E15、二极管D12、电容C27、电容E13、以及电阻R121，所述电容C33的一端接二极管D13的正极、电容C26的一端、二极管D11的正极和变压器隔离模块，所述电容C33的另一端接电阻R111，所述电容C26的另一端接电阻R94的一端，所述电阻R111的另一端接二极管D13的负极、电阻R94的另一端、二极管D11的负极、电容C20的一端、电容E14的一端、电容E15的一端、电容E12的一端和电阻R120的一端，且其公共连接端接24V电压，所述电阻R120和电阻R115串联，所述电阻R118和电阻R119串联，且并联在电阻R120和电阻R115上，所述电阻R116和电阻R117串联，且并联在电阻R118和电阻R119上，所述电容C20的另一端接电容E14的另一端、电容E15的另一端、电容E12的另一端、电阻R115的另一端和电阻R121的一端，且其公共连接端接地，所述电阻R121的另一端作为输出模块的输出端，所述二极管D12的负极接变压器隔离模块，所述二极管D12的正极接电容C27的一端和电容E13的一端，且其公共连接端接-28V电压，所述电容C27的另一端接地，所述电容E13的另一端接电阻R121的一端，所述电容C27的另一端接电容C20的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种PCS黑启动电路，其特征在于，所述缓起模块包括电阻R20、电阻R19、电阻R30、灯珠LED1、及依次串联在一起的电阻R39、电阻R8、电阻R16、电阻R4、电阻R6、电阻R10、电阻R3、电阻R2和电阻R5、依次串联在一起的电阻R9、电阻R38、电阻R7、电阻R13、电阻R15、电阻R33、电阻R32、电阻R11和电阻R14、依次串联在一起的电阻R29、电阻R17、电阻R37、电阻R34、电阻R36、电阻R1、电阻R12、电阻R31和电阻R35、依次串联在一起的电阻R18、电阻R28、电阻R27、电阻R24、电阻R26、电阻R21、电阻R23、电阻R22和电阻R25，所述电阻R20的一端作为缓起模块的输入端，所述电阻R20的另一端接电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端接电阻R30的一端、灯珠LED1的负极，且其公共连接端接H桥模块，所述电阻R30的另一端接电阻R39的一端，所述灯珠LED1的正极接电阻R18的一端，所述电阻R39、电阻R9、电阻R29和电阻R18相并联，所述电阻R8、电阻R38、电阻R17和电阻R28相并联，所述电阻R16、电阻R7、电阻R37和电阻R27相并联，所述电阻R4、电阻R13、电阻R34和电阻R24相并联，所述电阻R6、电阻R15、电阻R36和电阻R26相并联，所述电阻R10、电阻R33、电阻R1和电阻R21相并联，所述电阻R3、电阻R32、电阻R12和电阻R23相并联，所述电阻R2、电阻R11、电阻R31和电阻R22相并联，所述电阻R5、电阻R14、电阻R35和电阻R25相并联，所述电阻R5远离电阻R2的一端作为缓起模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种PCS黑启动电路，其特征在于，所述负反馈模块包括电阻R91、电阻R89、线性隔离光耦OC2A、电容C18、电阻R93、电容C19、运算放大器U3A、电容C32、电容C23、电阻R108、电阻R107、电阻R106、电阻R96、电阻R97、电阻R98、电阻R102、电阻R103、电阻R100、稳压二极管U4、线性隔离光耦OC3A、电阻R90、电阻R92、运算放大器U3D、电容C21、电阻R101、电阻R99、电阻R105、电容C31、电容C30、电阻R104、运算放大器U3C、电容C24、以及电阻R95，所述电阻R91的一端接24V电压，所述电阻R91的另一端接电阻R89的一端，所述电阻R89的另一端接线性隔离光耦OC2A的正极，所述线性隔离光耦OC2A的负极接电容C18的一端、电阻R93的一端和运算放大器U3A的输出端，所述电阻R93的另一端接电容C19的一端，所述电容C18的另一端接电容C19的另一端、运算放大器U3A的反相输入端、电阻R100的一端和电阻R98的一端，所述运算放大器U3A的负电源端接地，所述运算放大器U3A的正电源端接24V电压，所述运算放大器U3A的同相输入端接电阻R102的一端，所述电阻R102的另一端接电阻R106的一端、稳压二极管U4的负极和电阻R103的一端，所述电阻R106的另一端通过电阻R107接电阻R108的一端，所述电阻R98的另一端通过电阻R97接电阻R96的一端，所述电阻R96的另一端接电阻R108的另一端和电容C23的一端，且其公共连接端接24V电压，所述电容C23的另一端接地，所述电容C32并联电容C23，所述稳压二极管U4的正极接电阻R100的另一端，且其公共连接端接地，所述线性隔离光耦OC3A的负极接地，所述线性隔离光耦OC3A的正极通过电阻R90接电阻R92的一端，所述电阻R92的另一端接运算放大器U3D的输出端和电容C21的一端，所述电容C21的另一端接运算放大器U3D的反相输入端和电阻R103的另一端，所述运算放大器U3D的同相输入端接电阻R95的一端，所述电阻R95的另一端接电阻R99的一端、运算放大器U3C的输出端和电容C24的一端，电阻R99的另一端接电阻R101的一端、运算放大器U3C的反相输入端和电容C24的另一端，所述运算放大器U3C的同相输入端接电阻R105的一端、电容C30的一端和电阻R104的一端，所述电阻R104的另一端接电容C30的另一端和电容C31的一端，所述电容C31的另一端接电阻R105的另一端和电阻R101的另一端，且其公共连接端接地。
4.根据权利要求1所述的一种PCS黑启动电路，其特征在于，所述PWM波产生模块包括线性隔离光耦OC1B、电容C16、电阻R58、芯片U2、电容C11、电容C9、电容C8、电阻R60、线性隔离光耦OC2B、电阻R74、电阻R75、电阻R70、二极管D9、二极管D6、电容C17、线性隔离光耦OC3B、电阻R50、电容C2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R52、电容C3、以及电阻R44，所述芯片U2的第一脚接线性隔离光耦OC1B的正极、二极管D6的正极、电阻R58的一端和电容C11的一端，所述芯片U2的第二脚接电阻R58的另一端、电容C11的另一端和电阻R74的一端，所述芯片U2的第三脚接电容C9的一端、线性隔离光耦OC3B的负极和H桥模块，所述芯片U2的第四脚接电容C9的另一端、电容C8的一端和电阻R60的一端，所述电容C8的另一端接缓起模块，所述芯片U2的第五脚接缓起模块，所述芯片U2的第六脚接电阻R50的一端和电阻R52的一端，所述电阻R50的另一端接三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，所述三极管Q3的集电极接电容C2的一端，且其公共连接端接芯片U2的第七脚，所述电容C2的另一端接缓起模块，所述三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极、电阻R52的另一端和电容C3的一端，所述电容C3的另一端接电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端作为PWM波产生模块的输出端，所述芯片U2的第八脚接电容C16的一端、电阻R70的一端和二极管D9的负极，所述二极管D6的负极接电阻R70的另一端、二极管D9的正极和电容C17的一端，所述电容C17的另一端接电阻R75的一端，且其公共连接端接缓起模块，所述电阻R75的另一端接电阻R74的另一端和线性隔离光耦OC2B的负极，所述线性隔离光耦OC2B的正极接电阻R60的另一端和线性隔离光耦OC3B的正极，且其公共连接端接芯片U2的第八脚，所述电容C16的另一端接线性隔离光耦OC1B的负极，且其公共连接端接缓起模块。
5.根据权利要求1所述的一种PCS黑启动电路，其特征在于，所述H桥驱动模块包括电阻R48、二极管D1、电阻R42、二极管D2、电阻R47、三极管Q2、电阻R46、二极管TVS1、电阻R66、二极管D7、电阻R63、二极管D10、电阻R68、三极管Q5、电阻R69、二极管TVS2、变压器T1、及设置在变压器T1上的变压器T1初级绕组、变压器T1次级绕组一、变压器T1次级绕组二，所述变压器T1初级绕组的一端接PWM波产生模块，所述变压器T1初级绕组的另一端接缓起模块，所述变压器T1次级绕组一的一端接电阻R48的一端和二极管D2的正极，所述电阻R48的另一端接二极管D1的正极、二极管D2的负极、电阻R47的一端和三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接二极管D1的负极和电阻R42的一端，所述电阻R42的另一端接电阻R46的一端和二极管TVS1的负极，所述变压器T1次级绕组一的另一端接电阻R47的另一端、三极管Q2的集电极、电阻R46的另一端和二极管TVS1的正极，所述变压器T1次级绕组二的一端接电阻R66的一端和二极管D10的正极，所述电阻R66的另一端接二极管D7的正极、二极管D10的负极、电阻R68的一端和三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极接二极管D7的负极和电阻R63的一端，所述电阻R63的另一端接电阻R69的一端和二极管TVS2的负极，所述变压器T1次级绕组二的另一端接电阻R68的另一端、三极管Q5的集电极、电阻R69的另一端和二极管TVS2的正极。
6.根据权利要求1所述的一种PCS黑启动电路，其特征在于，还包括防反接模块、限流模块和限流退出模块，所述直流输入接口通过防反接模块与限流模块相连，所述整流模块与限流模块相连，所述限流模块与缓起模块相连，所述限流退出模块分别与整流模块和限流模块相连。
7.根据权利要求1所述的一种PCS黑启动电路，其特征在于，还包括低压关断模块，所述低压关断模块分别与PWM波产生模块和缓起模块相连，所述低压关断模块用于检测缓起模块内部缓存电压，并将检测信息传输给PWM波产生模块，当缓起模块内部缓存电压低于160V时，PWM波产生模块控制缓起模块关断。
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