CN210958142U - 一种基于制动电阻的软启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于制动电阻的软启动电路，所述软启动电路包括第一电路块，第二电路块，第三电路块，二极管D59、继电器K2、电容C1、C2、C3，制动电阻R1；二极管D59正极与接线端子+B连接；述继电器K2与二极管D59并联；所述制动电阻R1一端接+Rect，另一端与接线端子B连接；所述制动电阻R1两端还分别连接有输出信号A1、A2；所述电容C1两端分别连接+Rect、‑Rect；开关电源SMPS负极接接线端子‑Rect、‑B和直流电源DC负极；开关电源SMPS正极接接线端子+Rect；所述电容C2一端连接接线端子+B，另一端接电容C3，所述电容C3另一端连接接线端子‑B；该电路的拓扑结构将制动电阻兼作软启动电阻使用，可以从成本和体积上对原有的软启拓扑进行优化，电路结构更为简单。

Description

一种基于制动电阻的软启动电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种基于制动电阻的软启动电路。

背景技术

目前，单相或者三相不控整流设计时，母线使用电解电容进行滤波设计，减小母线电压纹波。当系统上电时，上电瞬间母线电解电容近似短路，如果上电时没有限流电阻，电容组回路会有较大的浪涌电流，并可能损坏输入部件(通常是整流器等)。软启动电路允许在操作电源开关之前对电容器组进行平滑充电，从而避免通电时出现较大的浪涌和浪涌电流，因此它直接影响到产品的失效率等问题。

在过去的几十年里，电路设计者提出了几种软启动配置来限制通电时的电流，通过对驱动行业相关设计的研究，阐明了以下拓扑结构，具体如图1所示：(1)耦合到电触点，例如，继电器、接触器、电源开关等的大功率电阻器，如图1(a)所示；(2)连接到电触点的PTC，如继电器、接触器、电源开关等，如图1(b)所示；(3)NTC与输入功率部分串联，如图1(c)所示；(4)与电触点耦合的金属化薄膜旁路电容器，如图1(d)所示。

此外，针对某些需要能耗制动的场合，传统的风机的控制系统在电机反向运转，或者逆风运行情况下，能量会反灌到母线，此时常规的做法会内部集成一个小的制动电阻，用于泄放母线电压的能量，避免系统频繁报母线过压故障或者控制失速。典型的制动部分系统框架图如图2所示。

现有技术中，制动电阻和软启电阻分开设置的，需要两个电阻分别进行使用，软启电阻用于上电时的限流，而制动电阻用于制动状态能量的快速吸收泄放，考虑到制动电阻和软启电阻均是功率电阻，成本和体积上会对产品的设计有一定的约束。

因此，针对现有技术中存在的技术问题，亟需提供一种电路结构简单，成本较低，且共用软启动电阻和制动电阻的基于制动电阻的软启动电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种基于制动电阻的软启动电路，该电路的拓扑结构将制动电阻兼作软启动电阻使用，可以从成本和体积上对原有的软启拓扑进行优化，电路结构更为简单。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种基于制动电阻的软启动电路，所述软启动电路包括第一电路块，第二电路块，第三电路块，二极管D59、继电器K2、电容C1、C2、C3，制动电阻R1；

所述第一电路块包括一个二极管；

所述第二电路块包括一个二极管和一个IGBT制动管Br1；该IGBT制动管Br1的集电极接第二电路块的二极管正极；所述IGBT制动管的发射极连接接线端子-B；所述IGBT制动管Br1的门极作为引脚使用；第二电路块的二极管负极与接线端子+B连接；

所述第三电路块包括六个IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6；

所述第一电路块分别与接线端子+Rect、-Rect连接；二极管D59负极与接线端子+Rect连接，二极管D59正极与接线端子+B连接；

所述继电器K2与二极管D59并联；

所述制动电阻R1一端接+Rect，另一端与接线端子B连接；所述制动电阻R1两端还分别连接有输出信号A1、A2；

所述电容C1两端分别连接+Rect、-Rect；

所述第二电路块的IGBT制动管Br1集电极接接线端子B；

所述第三电路块分别接直流电源DC正负极；

其中，+Rect和-Rect表示整流桥的正负属性，B表示电源，+B表示电源正极，-B表示电源负极；

开关电源SMPS负极接接线端子-Rect、-B和直流电源DC负极；开关电源SMPS正极接接线端子+Rect。

所述电容C2一端连接接线端子+B，另一端接电容C3，所述电容C3另一端连接接线端子-B；

所述电容C2、C3两侧均并联有均压电阻。

优选的，所述继电器K2型号为SPST NO型继电器(即单刀单掷常开型)。

以上的，所述第三电路块的每个IGBT开关管(即Q1～Q6)的集电极、发射极之间均并联有一个二极管，且二极管负极接其集电极，正极接其发射极；所述IGBT开关管Q1、Q4串联，IGBT开关管Q2、Q5串联，IGBT开关管Q3、Q6串联；所述IGBT开关管Q1、Q2、Q3的集电极并联后与直流电源DC正极连接；所述IGBT开关管Q4、Q5、Q6的发射极并联后与直流电源DC负极连接；所述IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的门极作为引脚使用。所述IGBT开关管Q1发射极与Q4集电极之间引线作为三相电机U相使用；所述IGBT开关管Q2发射极与Q5集电极之间引线作为三相电机V相使用；所述IGBT开关管Q3发射极与Q6集电极之间引线作为三相电机W相使用。

具体的，所述第一电路块、第二电路块、第三电路块为自定义的逻辑电路块或自定义的元器件。

具体的，K2是SPST NO型继电器(即单刀单掷常开型)；电容C2/C3在通电时通过制动电阻和第二电路块中的二极管充电，因此，上电浪涌电流受到制动电阻的限制。当控制电路完全通电(即SMPS处于调节状态)时，K2将被打开，从而使“+Rect”对“+DC”总线短路。开关电源与母线电容侧(即第三电路块)共用相同的电容组，即使当K2打开时，D59允许电流从C2/C3流向开关电源，从而能够顺利完成上电软启动工作。

具体的，当电路工作于制动状态时，C2/C3的母线电压，通过K2，经过+Rect，再经过制动电阻R1，流经制动电阻Br1泄放母线能量，防止母线能量累积，造成母线过压风险。

具体的，两个对控制电路具有高阻抗绝缘的输出信号A1，A2用于监测制动电阻电流，如果继电器在正常运行期间未能接通，这些信号可用于产生“继电器故障”信号。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的基于制动电阻的软启动电路，其通过共用软启动电阻和制动电阻来降低电路成本和节省电路布局空间；该电路使用SPST NO型继电器，但仍能提供“继电器故障”检测；且软启电阻可用于制动，用户可根据需求增加制动电阻；同时，开关电源与逆变器共用同一电容组。该电路的结构设计，优化了常规的软启动电路和母线制动电路拓扑，通过共用系统的软启动电阻和制动电阻，从而减少系统的电阻种类和数量，起到节省电路成本，缩小电路结构体积的好处。

附图说明

图1为现有技术中软启动电路的拓扑结构示意图；

图2为现有技术中采用母线制动开关管和制动电阻的制动电路拓扑结构示意图；

图3为本实用新型提供的软启动电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型提供的软启动电路的第三电路块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图3～4所示，本实施例提供了一种基于制动电阻的软启动电路，所述软启动电路包括第一电路块(a)，第二电路块(b)，第三电路块(c)，二极管D59、继电器K2、电容C1、C2、C3，制动电阻R1和多个电阻；

所述第一电路块(a)包括一个二极管；

所述第二电路块(b)包括一个二极管和一个IGBT制动管Br1；该IGBT制动管Br1的集电极接第二电路块的二极管正极；所述IGBT制动管的发射极连接接线端子-B；所述IGBT制动管Br1的门极作为引脚使用；第二电路块的二极管负极与接线端子+B连接；

所述第三电路块(c)包括六个IGBT制动管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6；其中，每个IGBT开关管(即Q1～Q6)的集电极、发射极之间均并联有一个二极管，且二极管负极接其集电极，正极接其发射极；所述IGBT开关管Q1、Q4串联，IGBT开关管Q2、Q5串联，IGBT开关管Q3、Q6串联；所述IGBT开关管Q1、Q2、Q3的集电极并联后与直流电源DC正极连接；所述IGBT开关管Q4、Q5、Q6的发射极并联后与直流电源DC负极连接；所述IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的门极作为引脚使用。所述IGBT开关管Q1发射极与Q4集电极之间引线作为三相电机U相使用；所述IGBT开关管Q2发射极与Q5集电极之间引线作为三相电机V相使用；所述IGBT开关管Q3发射极与Q6集电极之间引线作为三相电机W相使用。

所述第一电路块(a)分别与接线端子+Rect、-Rect连接；二极管D59负极与接线端子+Rect连接，二极管D59正极与接线端子+B连接；

所述继电器K2与二极管D59并联；

所述制动电阻R1一端接+Rect，另一端与接线端子B连接；所述制动电阻R1两端还分别连接有输出信号A1、A2；

所述电容C1两端分别连接+Rect、-Rect；

所述第二电路块(b)的IGBT制动管Br1集电极接接线端子B；

其中，+Rect和-Rect表示整流桥正负属性，B表示电源，+B表示电源正极，-B表示电源负极；

开关电源SMPS负极接接线端子-Rect、-B和直流电源DC负极；开关电源SMPS正极接接线端子+Rect。

所述电容C2一端连接接线端子+B，另一端接电容C3，所述电容C3另一端连接接线端子-B；

所述电容C2、C3两侧均并联有均压电阻。

在本实施例中，所述继电器K2型号为SPST NO型继电器。

具体的，所述第一电路块(a)、第二电路块(b)、第三电路块(c)为自定义的逻辑电路块或自定义的元器件。K2是SPST NO型继电器(即单刀单掷常开型)；电容C2/C3在通电时通过制动电阻和第二电路块中的二极管充电，因此，上电浪涌电流受到制动电阻的限制。当控制电路完全通电(即SMPS处于调节状态)时，K2将被打开，从而使“+Rect”对“+DC”总线短路。开关电源与母线电容侧(即第三电路块(c))共用相同的电容组，即使当K2打开时，D59允许电流从C2/C3流向开关电源，从而能够顺利完成上电软启动工作。当电路工作于制动状态时，C2/C3的母线电压，通过K2，经过+Rect，再经过制动电阻R1，流经制动电阻R1泄放母线能量，防止母线能量累积，造成母线过压风险。两个对控制电路具有高阻抗绝缘的输出信号A1，A2用于监测制动电阻电流，如果继电器在正常运行期间未能接通，这些信号可用于产生“继电器故障”信号。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (6)

1.一种基于制动电阻的软启动电路，其特征在于，所述软启动电路包括第一电路块，第二电路块，第三电路块，二极管D59、继电器K2、电容C1、C2、C3，制动电阻R1；

所述第一电路块包括一个二极管；

所述第二电路块包括一个二极管和一个IGBT制动管Br1；

所述第三电路块包括六个IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6；

所述第一电路块分别与接线端子+Rect、-Rect连接；二极管D59负极与接线端子+Rect连接，二极管D59正极与接线端子+B连接；

第二电路块的二极管负极与接线端子+B连接；

所述继电器K2与二极管D59并联；

所述制动电阻R1一端接+Rect，另一端与接线端子B连接；所述制动电阻R1两端还分别连接有输出信号A1、A2；

所述电容C1两端分别连接+Rect、-Rect；

所述第二电路块的IGBT制动管Br1集电极接接线端子B；

所述第三电路块分别接直流电源DC正负极；

开关电源SMPS负极接接线端子-Rect、-B和直流电源DC负极；开关电源SMPS正极接接线端子+Rect；

所述电容C2一端连接接线端子+B，另一端接电容C3，所述电容C3另一端连接接线端子-B；

所述电容C2、C3两侧均并联有均压电阻。

2.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述第二电路块的IGBT制动管Br1的集电极接第二电路块的二极管正极；所述IGBT制动管Br1的发射极连接接线端子-B；所述IGBT制动管的门极作为引脚使用。

3.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述第三电路块的每个IGBT开关管的集电极、发射极之间均并联有一个二极管，且二极管负极接其集电极，正极接其发射极；所述IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的门极作为引脚使用。

4.根据权利要求3所述的软启动电路，其特征在于，所述IGBT开关管Q1、Q4串联，IGBT开关管Q2、Q5串联，IGBT开关管Q3、Q6串联；所述IGBT开关管Q1、Q2、Q3的集电极并联后与直流电源DC正极连接；所述IGBT开关管Q4、Q5、Q6的发射极并联后与直流电源DC负极连接。

5.根据权利要求4所述的软启动电路，其特征在于，所述IGBT开关管Q1发射极与Q4集电极之间引线作为三相电机U相使用；所述IGBT开关管Q2发射极与Q5集电极之间引线作为三相电机V相使用；所述IGBT开关管Q3发射极与Q6集电极之间引线作为三相电机W相使用。

6.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述继电器K2型号为SPST NO型继电器。

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