CN105305802A - 一种整流器软启动电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种整流器软启动电路及其控制方法，该电路设置于整流器和负载之间，包括第一电容、限流单元、继电器、DSP处理器；限流单元的一端、继电器的一端、负载的一端与整流器正直流母线连接在一起；负载的另一端、第一电容阴极与整流器负直流母线连接在一起；第一电容阳极与限流单元的另一端、继电器的另一端连接在一起；DSP处理器用于控制所述继电器的通断。当限流单元为IGBT管时，控制方法是：由DSP处理器控制IGBT管通断，从而控制第一电容充放电，实现第一电容直接与负载并联，进而完成整流器电路启动。采用本发明的技术方案可消除启动时的冲击电流，并且启动快。
Description
技术领域
本发明涉及整流器技术，特别是一种整流器软启动电路及控制方法，属于电力电子交流技术领域。
背景技术
三相电压型PWM整流器具有单位功率因数、电流谐波低、能量双向流动等诸多优点，成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。三相电压型PWM整流器的软启动技术是三相电压型PWM整流器使用化的关键技术之一。由于直流侧的大电容，使得电路启动瞬间会产生较大的冲击电流，不仅影响电路中元器件的寿命，同时会对电网造成极大的影响。软启动技术的主要目的就是减小启动时的冲击电流，目前的软启动电路常用限流电阻跟开关管并联或限流电阻跟继电器并联，该技术缺点是启动时间较长，特别对于大功率三相电压型PWM整流器来说启动时间将达10s以上，同时软启动结束后依然会出现较大的冲击电流，并且该软启动电路只能空载情况下启动，有负载时无法实现软启动。
发明内容
针对目前软启动电路启动时间久，仅空载情况下才能启动的缺陷，本发明公开一种整流器软启动电路，并公开其控制方法，可消除启动时的冲击电流，并且启动快。具体方案如下：
一种整流器软启动电路，设置于整流器和负载之间，其特征在于：包括第一电容、限流单元、继电器、DSP处理器；所述限流单元的一端、继电器的一端、负载的一端与整流器正直流母线连接在一起；所述负载的另一端、第一电容阴极与整流器负直流母线连接在一起；所述第一电容阳极与限流单元的另一端、继电器的另一端连接在一起；所述DSP处理器用于控制所述继电器的通断。
在本发明一实施例中，所述整流器为三相全桥拓扑整流器。
在本发明一实施例中，所述继电器为常开继电器。
在本发明一实施例中，所述限流单元为IGBT管，所述IGBT管集电极与所述整流器正直流母线连接，所述IGBT管发射极与所述第一电容阳极连接。
进一步的，所述DSP处理器用于控制所述IGBT管的通断。
在本发明一实施例中，所述限流单元为限流电阻。
进一步的，还包括第二电容，所述第二电容与整流器正负直流母线并联。
所述第二电容的容值小于第一电容的容值。
本发明还公开一种基于所述的整流器软启动电路的控制方法，其特征在于：整流器软启动时，DSP处理器控制IGBT管通断，用于使第一电容间断性充电，直至第一电容完成充电；当第一电容完成充电后，DSP处理器控制IGBT管关断，同时控制继电器闭合，此时第一电容与整流器正负直流母线并联，完成整流器启动。
本发明还公开一种基于所述的整流器软启动电路的控制方法，其特征在于：整流器软启动时，所述第二电容处于充电状态，快速完成充电后启动整流器电路；第二电容充电的同时，DSP处理器控制继电器断开，使第一电容和限流电阻串联，第一电容处于充电状态，第一电容完成充电后，DSP处理器控制继电器闭合，使限流电阻被短路，第一电容、第二电容均与整流器正负直流母线并联，完成整流器启动。
目前常用的软启动电路，即在负载和大电容的干路上加入限流电阻跟开关管并联结构或限流电阻跟继电器并联结构，本发明不同于此。本发明中将软启动电路结构移出干路，克服了原先无法带载启动的缺陷，而且控制简单，启动电流小。限流单元为IGBT管时，通过间断性的给第一电容充电，充电速度快，充电电流小，达到快速软启动；另一方面，启动时没有限流电阻所以启动损耗小，而且启动结束后通过继电器把IGBT管短路，整流器工作时未引入开关管损耗，效率高。而限流单元为限流电阻时，通过容值很小的第二电容先完成充电，使整流器可以快速工作在稳态状态下，启动速度快，再通过限流电阻给第一电容充电，完成整个充电过程，***工作转换更平缓。
附图说明
附图1为本发明实施例一的电路示意图。
附图2为本发明实施例二的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案更加清楚、明了，以下结合附图和实施例进一步说明本发明的构思。
本发明提供一种整流器软启动电路，设置于整流器和负载之间，其特征在于：包括第一电容、限流单元、继电器、DSP处理器；所述限流单元的一端、继电器的一端、负载的一端与整流器正直流母线连接在一起；所述负载的另一端、第一电容阴极与整流器负直流母线连接在一起；所述第一电容阳极与限流单元的另一端、继电器的另一端连接在一起；所述DSP处理器用于控制所述继电器的通断。
优选的，所述整流器为三相全桥拓扑整流器。
优选的，所述继电器为常开继电器。
实施例一：
本实施例中以三相电压型PWM整流器为例进一步说明本发明中所述一种整流器软启动电路及其控制方法。如图1所示，所述整流器软启动电路设置于整流器和负载之间，包括:第一电容C1、限流单元、继电器K、DSP处理器（图中未画出），本实施例中，限流单元即为含反并联二极管的IGBT管S；其中三相整流桥正直流母线P+、IGBT管S的集电极、继电器K的一端、负载RL的一端连接在一起，三相整流桥负直流母线P-、第一电容C1的阴极、负载RL的另一端连接在一起；所述IGBT管S的发射极与第一电容C1的阳极、继电器K的另一端连接在一起；所述DSP处理器控制IGBT管S和继电器K的通断状态。
所述的继电器K为常开继电器。
作为优选，所述DSP处理器选用德州仪器公司2000系列的DSP处理器。
所述电容C1为大的电解电容，例如可选4700uF的电解电容，实现稳定直流测电压和抑制直流侧谐波电压。
用于上述一种整流器软启动电路的控制方法是：当所述整流器电路启动时，DSP处理器控制IGBT管S的通断，进而控制第一电容C1间断性充电，直到第一电容C1充电完成；当DSP处理器输出的方波的状态为高电平时，IGBT管S导通，整流桥输出的电压给第一电容C1充电；当DSP处理器输出的方波的状态为低电平时，IGBT管S关断，此时第一电容C1不充电；当第一电容C1充电完成时，DSP处理器再控制继电器K导通，使第一电容C1直接与负载RL并联，完成整流器电路启动。由于第一电容C1是每隔一段时间充次电，根据实际情况，每次充电时间可选为5us，所以充电电流很小，通过对第一电容C1间断充电，完成电路的软启动，可有效抑制启动时的冲击电流。
本实施例所述的一种整流器软启动电路克服了现有软启动电路无法带载启动的缺陷，而且控制简单，启动电流小。本方案通过间断的给第一电容C1充电，充电速度快，充电电流小，达到快速软启动；另一方面，启动时没有限流电阻所以启动损耗小，而且启动结束后通过继电器K把IGBT管短路，整流器工作时未引入开关管损耗，效率高。
实施例二：
本实施例中同样以三相电压型PWM整流器为例进一步说明本发明中所述的一种整流器软启动电路及其控制方法。图2为本实施例的电路示意图，包括:第一电容C1、限流电阻R0（即为本发明中所述的限流单元）、继电器K、DSP处理器（图中未画出），由图2可知，本实施例中还包括第二电容C0。具体电路连接如下：所述第二电容C0的阳极与三相整流桥正直流母线P+、继电器K的一端、限流电阻R0的一端、负载RL的一端连接在一起，所述第二电容C0的阴极与三相整流桥负直流母线P-、第一电容C1的阴极、负载RL的另一端连接在一起；所述继电器K的另一端与限流电阻R0的另一端、第一电容C1的阳极连接在一起；所述DSP处理器控制继电器K的通断状态。
作为优选，所述继电器K、DSP处理器及第一电容C1同实施例一中所述。
而所述的第二电容C0的容值远小于第一电容C1，例如可选100uF的电解电容。
本实施例中所述的一种整流器软启动电路的控制方法是：整流器电路启动时，所述第二电容C0处于充电状态，而第二电容C0的容量很小，能快速完成充电并启动整流器。第二电容C0充电时的电流很小，所以启动时的总电流较小。第二电容C0充电的同时，DSP处理器控制继电器处于关断状态，此时第一电容C1和限流电阻R0串联，由于限流电阻R0的作用，整流器输出的直流电压给第一电容C1充电电流很小，当第一电容C1充电完成时，DSP处理器控制使继电器导通，此时限流电阻R0被短路，第一电容C1、第二电容C0与负载RL直接并联，最终完成整流器电路启动。
本实施例同样实现了电路的带载启动，与实施例一不同在于，本实施例中，所述限流单元为一个限流电阻R0，代替了实施例一中的IGBT管S，同时引入第二电容C0，第二电容C0的容值远小于第一电容C1，通过第二电容C0优先快速完成充电，使整流器可以快速工作在稳态状态下，启动速度快，再通过限流电阻R0给第一电容C1充电，完成整个充电过程，***工作转换更平缓。
本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均应落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。
Claims (10)
1.一种整流器软启动电路，设置于整流器和负载之间，其特征在于：包括第一电容、限流单元、继电器、DSP处理器；所述限流单元的一端、继电器的一端、负载的一端与整流器正直流母线连接在一起；所述负载的另一端、第一电容阴极与整流器负直流母线连接在一起；所述第一电容阳极与限流单元的另一端、继电器的另一端连接在一起；所述DSP处理器用于控制所述继电器的通断。
2.根据权利要求1所述的整流器软启动电路，其特征在于：所述整流器为三相全桥拓扑整流电路。
3.根据权利要求1所述的整流器软启动电路，其特征在于：所述继电器为常开继电器。
4.根据权利要求1所述的整流器软启动电路，其特征在于：所述限流单元为IGBT管，所述IGBT管集电极与所述整流器正直流母线连接，所述IGBT管发射极与所述第一电容阳极连接。
5.根据权利要求4所述的整流器软启动电路，其特征在于：所述DSP处理器用于控制所述IGBT管的通断。
6.根据权利要求1所述的整流器软启动电路，其特征在于：所述限流单元为限流电阻。
7.根据权利要求6所述的整流器软启动电路，其特征在于：还包括第二电容，所述第二电容与整流器正负直流母线并联。
8.根据权利要求7所述的整流器软启动电路，其特征在于：所述第二电容的容值小于第一电容的容值。
9.一种基于权利要求5所述的整流器软启动电路的控制方法，其特征在于：整流器软启动时，DSP处理器控制IGBT管通断，用于使第一电容间断性充电，直至第一电容完成充电；当第一电容完成充电后，DSP处理器控制IGBT管关断，同时控制继电器闭合，此时第一电容与整流器正负直流母线并联，完成整流器启动。
10.一种基于权利要求7或8所述的整流器软启动电路的控制方法，其特征在于：整流器软启动时，所述第二电容处于充电状态，快速完成充电后启动整流器电路；第二电容充电的同时，DSP处理器控制继电器断开，使第一电容和限流电阻串联，第一电容处于充电状态，第一电容完成充电后，DSP处理器控制继电器闭合，使限流电阻被短路，第一电容、第二电容均与整流器正负直流母线并联，完成整流器启动。
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