CN202261138U - 一种带限时保护的上电控制电路 - Google Patents

一种带限时保护的上电控制电路 Download PDF

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郭晓颖
马志国
裘锦灼
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Abstract

本实用新型涉及一种带限时保护的上电控制电路，该上电控制电路串联在开关磁阻电动机主电路的整流器的正输出端与直流母线上滤波电容C的正极之间，该上电控制电路包括上电电阻R和接触器KM，其中，还包括切换能力比接触器KM的切换能力小的接触器KM0继电器KA0和KA；上电电阻R与接触器KM0串联后与接触器KM并联，接触器KM0和KM主触头分别受继电器KA0和KA的常开触点控制。本实用新型引入限时保护，通过控制接触器KM0和KM主触头的接通和断开，使得上电电阻R的通电的持续时间不超过预定时间τ，以保证其温升不超过许可值，降低上电电阻R的损毁率，使得上电控制比较可靠。

Description

一种带限时保护的上电控制电路
技术领域
本实用新型涉及上电控制电路，尤其是涉及调速装置中直流母线电源的上电控制电路。
背景技术
图1为开关磁阻电动机现有的上电时主电路的示意图，三相电源从三相电源线La、Lb和LC输入，经过桥式整流器VG整流，得到的直流母线电压ud负载是逆变电路H。
为了减小电网产生的冲击电流，上电时通常在VG正输出端和C正极之间串联上电电阻R，上电完毕后，再用KM接触器主触头短接。KM的线圈由电源线Lb与LC间交流电压供电，受小型中间继电器KA的常开触点控制。
KA的线圈串联电阻R1～R3后，直接加有直流母线电压ud，如图2示。当ud大于KA线圈的动作电压时，KA常开触点接通。KA线圈上并联的稳压管vD对电压钳位，防止Ud太大时线圈过热。
图3中表示直流母线电压ud大小的模拟信号u由电压传感器提供，E为直流电源电压。时基电路N的输出电流很大，可以直接驱动KA线圈。
时基电路N的2脚接有上拉电阻R1和下拉电容C1，3脚输出电平的初始值为E，KA线圈失电，6脚加有模拟信号u，与5脚上电压u″比较，当u≥u″时，3脚输出低电平，KA线圈得电。N的5脚上并联的电阻R2可以改变u″，R2不接时，
Figure BDA0000101410280000011
5脚内部的输出电阻是
Figure BDA0000101410280000012
电阻R上通电的持续时间正常时小于τ，其温升不超过许可值。如果装置中负载H意外导通，ud升不到目标值，结果电阻R通电的持续时间太长，温升过高导致电阻R损毁。
实用新型内容
为了使得上电控制比较可靠，本实用新型引入了带限时保护的上电控制电路。
本实用新型提供的带限时保护的上电控制电路，该上电控制电路串联在开关磁阻电动机主电路的整流器的正输出端与直流母线上滤波电容C的正极之间，该上电控制电路包括上电电阻R和接触器KM，其中，还包括切换能力比接触器KM的切换能力小的接触器KM0，计时单元、比较器、功率门以及继电器KA0和KA；上电电阻R与接触器KM0串联后与接触器KM并联，接触器KM0和KM主触头分别受继电器KA0和KA的常开触点控制；计时单元与继电器KA0连接，用于对接触器KM0主触头的接通的持续时间进行计时，当接触器KM0主触头的接通的持续时间达到预定时间τ时，断开接触器KM0主触头；比较器用于将直流母线电压ud与目标值
Figure BDA0000101410280000021
进行比较，功率门与比较器的输出以及计时单元连接，当直流母线电压ud达到目标值
Figure BDA0000101410280000022
且接触器KM0主触头的接通的持续时间达到预定时间τ时，接通接触器KM0主触头。
计时单元的功率输出u1为高电平时使得继电器KA0的线圈得电，接通接触器KM0主触头；当持续的时间达到预定时间τ时，计时单元的功率电压u1为低电平，继电器KA0的线圈掉电，断开接触器KM0主触头，计时单元复零。
表示直流母线电压ud大小的模拟信号u加于比较器的反相输入端，表示目标值大小的目标信号u‘’加于比较器的正相输入端，当直流母线电压ud未达到目标值
Figure BDA0000101410280000024
比较器的输出电压u2为高电平；当直流母线电压ud达到目标值
Figure BDA0000101410280000031
时，u≥u‘’，比较器的输出电压u2为低电平；当计时单元的功率电压u1为低电平，且比较器的输出电压u2为低电平时，功率门的输出电压为高电平，继电器KA的线圈得电，接通接触器KM主触头。
综上所述，本实用新型引入限时保护，由计时电路、比较器以及功率门对控制接触器KM0和KM主触头的接通和断开，进行上电控制，使得上电电阻R的通电的持续时间不超过预定时间τ，以保证其温升不超过许可值，降低上电电阻R的损毁率，使得上电控制比较可靠。
附图说明
图1为现有的上电控制电路的主电路示意图；
图2为现有的一种上电控制电路的方框图；
图3为现有的另一种上电控制电路的电路连接图；
图4为本实用新型上电控制电路的主电路示意图；
图5为本实用新型上电控制电路的方框图；
图6为本实用新型上电控制电路的一实施电路连接图。
具体实施方式
本实用新型提供的上电控制电路，上电时主电路如图4所示，该上电控制电路串联在开关磁阻电动机主电路的整流器VG的正输出端与直流母线上滤波电容C的正极之间，该上电控制电路包括上电电阻R和接触器KM，其中，该上电控制电路还包括切换能力比接触器KM的切换能力小的接触器KM0，上电电阻R与接触器KM0串联后与接触器KM并联，接触器KM0和KM主触头分别受继电器KA0和KA的常开触点控制KM0和KM线圈由Lb与Lc间交流电压供电。三相电源从三相电源线La、Lb和LC输入，经过整流器VG整流，负载是逆变电路H，逆变电路H的两端并联滤波电容C。上电时KA0主触头接通，整流器VG输出电流，经过上电电阻R对直流母线上滤波电容C充电。
本实用新型引入限时保护，通过控制接触器KM0和KM主触头的接通和断开，实现限时保护，使得上电电阻R的通电的持续时间不超过预定时间τ，以保证其温升不超过许可值，降低上电电阻R的损毁率，使得上电控制比较可靠。具体地，设置上电电阻R的通电温升不超过许可值的通电时间为τ，如果直流母线电压ud已达到目标值
Figure BDA0000101410280000041
且充电的持续时间达到预定时间τ，则断开KM0主触头时，KM主触头接通，上电过程完毕；如果KM0主触头接通的持续时间已达预定时间τ，而ud＜则在断开KM0主触头后，KM主触头仍然断开，上电失败。
要实现该限定保护功能，本实用新型上电控制电路，如图5所示，还包括计时单元1、比较器2、功率门2；计时单元1与继电器KA0连接，用于对接触器KM0主触头的接通的持续时间进行计时，当接触器KM0主触头的接通的持续时间达到预定时间τ时，断开接触器KM0主触头；比较器2用于将直流母线电压ud与目标值
Figure BDA0000101410280000043
进行比较，功率门2与比较器2的输出以及计时单元1连接，当直流母线电压ud达到目标值
Figure BDA0000101410280000044
且接触器KM0主触头的接通的持续时间达到预定时间τ时，接通接触器KM0主触头。
计时单元1的功率输出u1为高电平时使得继电器KA0的线圈得电，接通接触器KM0主触头；当持续的时间达到τ时，计时单元1的功率电压u1为低电平，继电器KA0的线圈掉电，断开接触器KM0主触头，计时单元1复零。
表示直流母线电压ud大小的模拟信号u加于比较器2的反相输入端，表示目标值
Figure BDA0000101410280000045
大小的的目标信号u‘’加于比较器2的正相输入端，当直流母线电压ud未达到目标值
Figure BDA0000101410280000046
比较器2的输出电压u2为高电平；当直流母线电压ud达到目标值
Figure BDA0000101410280000047
时，u≥u‘’，比较器2的输出电压u2为低电平；当计时单元1的功率电压u1为低电平，且比较器2的输出电压u2为低电平时，功率门2的输出电压为高电平，继电器KA的线圈得电，接通接触器KM主触头。
计时单元1、比较器2和功率门3的具体电路不限，图6提供了一个实施电路。
计时单元1由时基电路N1接成，N1的6脚和7脚相连，与电源E端和零端间分别接有上拉电阻R2和下拉电容C1，4脚和8脚接电源E，2脚于电源E端间接有上拉电阻R1，通过外接下拉电容或按钮，加入启动信号us。
当
Figure BDA0000101410280000051
时，3脚输出的电平u1从零变为E，KA0线圈得电。电容C1通过R2充电，当C1上电压达到
Figure BDA0000101410280000052
时，u1电平从E变为零，并使7脚对零端导通，C1上电压迅速降到零，准备下一次充电。可以算得u1为高电平的持续时间τ＝1.1C1R2。
比较器2由运放N2a接成，运放N2a的同相输入端与电源E端和零端间分别接有电阻R4和R5，并与输出端间跨有正反馈电阻R6，表示直流母线电压ud的信号u加于N2a的反相输入端，当
Figure BDA0000101410280000053
N2a输出u1电平从E变为零。u2的跳变具有回差
Figure BDA0000101410280000054
为直流母线电压ud的目标值，u″表示目标值
Figure BDA0000101410280000056
大小的目标信号。
功率门3由运放N2b运放N2b接成两输入的或非门，N2b同相输入端与N1的5脚相连，加有电压
Figure BDA0000101410280000057
反相输入端与二极管VD1阴极和电阻R7的连接点相连，VD1阳极和R7的另一端则分别加有信号u1和u2。功率门3输出级二极管vs起反相和电流放大的作用，只有在u1和u2都为低电平时，vs集电极与发射极间导通，让KA线圈得电。
一般E＝15V，KA0和KA线圈的电压为DC12V，所以驱动时线圈上要分别串联降压电阻R3和R10。KA线圈上并联有续流二极管VD，而KA0线圈上没有，因为N1是推拉输出。KA0和KA常开触点输出时它们的两个常开触点各自串联。
运放N2a和N2b可以为分立设置的芯片，也可以集成设置，属同一个芯片N2。图6电路中共用N1和N2两个芯片，在供电端附近分别接有滤波电容C2和C3。
综上所述，本实用新型引入限时保护，由计时电路、比较器以及功率门对控制接触器KM0和KM主触头的接通和断开，进行上电控制，使得上电电阻R的通电的持续时间不超过预定时间τ，以保证其温升不超过许可值，降低上电电阻R的损毁率，使得上电控制比较可靠。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种带限时保护的上电控制电路，该上电控制电路串联在开关磁阻电动机主电路的整流器的正输出端与直流母线上滤波电容C的正极之间，该上电控制电路包括上电电阻R和接触器KM，其特征在于，还包括切换能力比接触器KM的切换能力小的接触器KM0，计时单元、比较器、功率门以及继电器KA0和KA；上电电阻R与接触器KM0串联后与接触器KM并联，接触器KM0和KM主触头分别受继电器KA0和KA的常开触点控制；计时单元与继电器KA0连接，用于对接触器KM0主触头的接通的持续时间进行计时，当接触器KM0主触头的接通的持续时间达到预定时间τ时，断开接触器KM0主触头；比较器用于将直流母线电压ud与目标值
Figure FDA0000101410270000011
进行比较，功率门与比较器的输出以及计时单元连接，当直流母线电压ud达到目标值
Figure FDA0000101410270000012
且接触器KM0主触头的接通的持续时间达到预定时间τ时，接通接触器KM0主触头。
2.根据权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，计时单元的功率输出u1为高电平时使得继电器KA0的线圈得电，接通接触器KM0主触头；当持续的时间达到预定时间τ时，计时单元的功率电压u1为低电平，继电器KA0的线圈掉电，断开接触器KM0主触头，计时单元复零。
3.根据权利要求2所述的上电控制电路，其特征在于，表示直流母线电压ud大小的模拟信号u加于比较器的反相输入端，表示目标值
Figure FDA0000101410270000013
大小的目标信号u‘’加于比较器的正相输入端，当直流母线电压ud未达到目标值
Figure FDA0000101410270000014
比较器的输出电压u2为高电平；当直流母线电压ud达到目标值
Figure FDA0000101410270000015
时，u≥u‘’，比较器的输出电压u2为低电平；当计时单元的功率电压u1为低电平，且比较器的输出电压u2为低电平时，功率门的输出电压为高电平，继电器KA的线圈得电，接通接触器KM主触头。
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