一種開機(jī)浪涌電流抑制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開機(jī)浪涌電流抑制電路，包括限流電阻器、電磁式繼電器和控制電路，限流電阻器串聯(lián)于整流電路的正極輸出端與濾波電容的一端之間，整流電路的負(fù)極輸出端與濾波電容的另一端連接；所述開機(jī)浪涌電流抑制電路還包括預(yù)濾波電路，預(yù)濾波電路連接于整流電路的輸出端。由于預(yù)濾波電路的作用，同樣的開機(jī)延時時間之后，本抑制電路的輸入電壓即整流電路的輸出電壓與濾波電容電壓之間的壓差會比傳統(tǒng)抑制電路小很多，導(dǎo)致在電磁式繼電器的觸點(diǎn)閉合瞬間，回路產(chǎn)生的二次浪涌電流大大減小，保護(hù)了電磁式繼電器的觸點(diǎn)，延長了電磁式繼電器和整個開機(jī)浪涌電流抑制電路的工作壽命。
【專利說明】—種開機(jī)浪涌電流抑制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開機(jī)浪涌電流抑制電路，尤其涉及一種采用電磁式繼電器和限流電阻的開機(jī)浪涌電流抑制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電源的輸入電路大都采用整流加電容濾波電路。在電路合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，會形成很大的瞬時沖擊電流，特別是大功率電源，由于采用較大容量的濾波電容器，其沖擊電流更大，往往會導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷，有時甚至將合閘開關(guān)的觸點(diǎn)燒壞，輕者也會使空氣開關(guān)合不上閘。為此幾乎所有的電源都設(shè)置了抑制開機(jī)浪涌電流的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠的運(yùn)行。
[0003]常用的抑制開機(jī)浪涌電流的方法是用電阻限制開機(jī)瞬時沖擊電流，正常工作時用電磁式繼電器或固態(tài)繼電器將此電阻短接。固態(tài)繼電器導(dǎo)通損耗較高，需要添加必要的冷卻裝置，這不僅增加費(fèi)用，加大了設(shè)備的體積，而且維護(hù)也不方便，傳統(tǒng)電磁式繼電器由于價格低，堅固耐用及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，依然在高壓大電流的大功率電源中占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0004]傳統(tǒng)的開機(jī)浪涌電流抑制電路如圖1所示，圖1中虛線框內(nèi)的電路即為開機(jī)浪涌電流抑制電路，設(shè)置于單相或三相整流電路200與直流母線濾波電容400之間，其工作原理為:在整流電路200與濾波電容400之間串聯(lián)限流電阻器600，電磁式繼電器500常開觸點(diǎn)與限流電阻器600并聯(lián)后接入直流母線。合閘后，輸入電壓經(jīng)過限流電阻器600向濾波電容400充電，當(dāng)濾波電容400充電完成后，一般延時0.3?0.5秒，控制電路300發(fā)出指令讓電磁式繼電器500常開觸點(diǎn)閉合，限流電阻被短接，完成開機(jī)浪涌電流抑制。上述傳統(tǒng)開機(jī)浪涌電流抑制電路的缺陷在于:如圖2和圖3所示，其中圖3是圖2中A的放大示意圖，如果在限流電阻器600被短接的瞬間，濾波電容400的正極一端401的電壓小于整流電路200的正極輸出端201的電壓，電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501會產(chǎn)生較大的瞬時沖擊電流。如果這個二次沖擊電流超過電磁式繼電器500觸點(diǎn)的額定容量，將嚴(yán)重縮短電磁式繼電器500的壽命。所以，傳統(tǒng)開機(jī)浪涌電流抑制電路可以較好的抑制一次沖擊電流，卻不能很好地抑制二次沖擊電流。圖1中還示出了單相或三相電源100和控制電路300的輸出端301，圖2中示出了與圖1對應(yīng)的整流電路200的正極輸出端201的電壓、控制電路300的輸出端301的電壓、濾波電容400的正極一端401的電壓、電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501的電流。
[0005]電弧侵蝕一直是困擾電磁式繼電器500使用壽命的主要問題。電弧是電磁式繼電器500接通與分?jǐn)嚯娐冯娏鬟^程中必然出現(xiàn)的現(xiàn)象，電磁式繼電器500閉合的瞬間，觸點(diǎn)的距離在減小，當(dāng)距離足夠近時，即便是很低的電壓，也會產(chǎn)生火花。研究表明:隨著電壓的升高，電磁式繼電器500閉合時間與分?jǐn)鄷r間均相應(yīng)增長；閉合彈跳對閉合時間影響很大。電磁式繼電器500的觸點(diǎn)在閉合和分?jǐn)噙^程中均有可能出現(xiàn)彈跳現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)生觸點(diǎn)彈跳時，一方面電磁式繼電器500的接通與分?jǐn)鄷r間將被延長，較長時間的燃弧加重了觸點(diǎn)材料的侵蝕，另一方面觸點(diǎn)彈跳引起的電弧容易使觸點(diǎn)發(fā)生熔焊故障。傳統(tǒng)開機(jī)浪涌電流抑制電路中，電磁式繼電器500的觸點(diǎn)閉合時刻是隨機(jī)的，很難保證觸點(diǎn)總是在最低的觸點(diǎn)壓差下閉合，如果電磁式繼電器500的觸點(diǎn)閉合時，觸點(diǎn)壓差恰好在峰值處，那么將產(chǎn)生很大的瞬時沖擊電流,如果超過電磁式繼電器500的觸點(diǎn)的負(fù)荷，將嚴(yán)重?zé)g觸點(diǎn)。另外，電磁式繼電器500的觸點(diǎn)在閉合操作時經(jīng)常會出現(xiàn)明顯的彈跳現(xiàn)象，高的觸點(diǎn)電壓差增強(qiáng)了彈跳后觸點(diǎn)間隙的電弧放電能量，延長了電弧放電時間。對于這個問題，傳統(tǒng)解決方法是適當(dāng)?shù)匮娱L限流電阻器600的工作時間，這樣會減小二次沖擊電流的幅值，有利于保護(hù)電磁式繼電器500的觸點(diǎn)。但是隨著濾波電容400電壓的上升，充電變慢，而且負(fù)載電路可能會開始運(yùn)行，又會加速濾波電容400的放電，因此延后電磁式繼電器500的常開觸點(diǎn)閉合時間的方法作用有限。而且延長限流電阻器600的工作時間意味著提高了對該電阻功率的要求，體積、成本都會增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能夠限制二次沖擊電流的開機(jī)浪涌電流抑制電路。
[0007]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0008]一種開機(jī)浪涌電流抑制電路，包括限流電阻器、電磁式繼電器和控制電路，所述限流電阻器串聯(lián)于整流電路的正極輸出端與濾波電容的一端之間，所述整流電路的負(fù)極輸出端與所述濾波電容的另一端連接，所述電磁式繼電器的常開觸點(diǎn)的兩端分別與所述限流電阻器的兩端連接，所述控制電路的輸出端與所述電磁式繼電器的輸入端連接；所述開機(jī)浪涌電流抑制電路還包括預(yù)濾波電路，所述預(yù)濾波電路連接于所述整流電路的輸出端。
[0009]應(yīng)用時，限流電阻器用于抑制開機(jī)瞬間的一次浪涌電流；預(yù)濾波電路用于抑制在電磁式繼電器觸點(diǎn)閉合瞬間由回路產(chǎn)生的二次浪涌電流。
[0010]具體地，所述預(yù)濾波電路為預(yù)濾波電容，所述預(yù)濾波電容的兩端分別與所述整流電路的正極輸出端和負(fù)極輸出端連接。
[0011]另外，所述預(yù)濾波電路也可以為預(yù)濾波電容和電感，所述電感的一端與所述整流電路的正極輸出端連接，所述電感的另一端分別與所述限流電阻器的一端和所述預(yù)濾波電容的一端連接，所述預(yù)濾波電容的另一端與所述整流電路的負(fù)極輸出端連接。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
[0013]由于預(yù)濾波電路的作用，同樣的開機(jī)延時時間之后，本抑制電路的輸入電壓即整流電路的輸出電壓與濾波電容電壓之間的壓差會比傳統(tǒng)抑制電路小很多，導(dǎo)致在電磁式繼電器的觸點(diǎn)閉合瞬間，回路產(chǎn)生的二次浪涌電流大大減小，保護(hù)了電磁式繼電器的觸點(diǎn)，延長了電磁式繼電器和整個開機(jī)浪涌電流抑制電路的工作壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是傳統(tǒng)開機(jī)浪涌電流抑制電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是傳統(tǒng)開機(jī)浪涌電流抑制電路的各測試點(diǎn)的電壓/電流波形示意圖；
[0016]圖3是圖2中的“A”部分波形放大后的示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明所述開機(jī)浪涌電流抑制電路的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明所述開機(jī)浪涌電流抑制電路的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖之一；[0019]圖6是本發(fā)明所述開機(jī)浪涌電流抑制電路的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0020]圖7是本發(fā)明所述開機(jī)浪涌電流抑制電路的各測試點(diǎn)的電壓/電流波形示意圖；
[0021]圖8是圖7中的“B”部分波形放大后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0023]如圖4所示，本發(fā)明所述開機(jī)浪涌電流抑制電路包括限流電阻器600、電磁式繼電器500、控制電路300和預(yù)濾波電路700，限流電阻器600串聯(lián)于整流電路200的正極輸出端與濾波電容400的一端之間，整流電路200的負(fù)極輸出端與濾波電容400的另一端連接，電磁式繼電器500的常開觸點(diǎn)的兩端分別與限流電阻器600的兩端連接，控制電路300的輸出端與電磁式繼電器500的輸入端連接，預(yù)濾波電路700連接于整流電路200的輸出端。
[0024]如圖5所示，預(yù)濾波電路700可以為預(yù)濾波電容C，預(yù)濾波電容C的兩端分別與整流電路200的正極輸出端和負(fù)極輸出端連接；如圖6所示，預(yù)濾波電路700可以為預(yù)濾波電容C和電感L，電感L的一端與整流電路200的正極輸出端連接，電感L的另一端分別與限流電阻器600的一端和預(yù)濾波電容C的一端連接，預(yù)濾波電容C的另一端與整流電路200的負(fù)極輸出端連接。圖5所示的預(yù)濾波電路700與圖6所示的預(yù)濾波電路700之間的差別在于，前者為單電容一階濾波，后者為電容與電感組成的二階低通濾波。
[0025]如圖4、圖5和圖6所示，本抑制電路的工作原理為:電源100 (單相或三相)的開關(guān)閉合后，輸入電壓通過限流電阻器600給濾波電容400充電，從而限制了濾波電容400的最大充電電流，抑制了上電瞬間的一次浪涌電流；輸入電壓同時也向預(yù)濾波電容C充電，在整流電路200的二極管關(guān)斷期間，預(yù)濾波電容C通過限流電阻器600向濾波電容400繼續(xù)充電，預(yù)濾波電容C儲存的電場能向濾波電容400轉(zhuǎn)移。正是由于預(yù)濾波電路700的作用，同樣的開機(jī)延時時間之后，本抑制電路的輸入電壓即整流電路200的輸出電壓與濾波電容400的電壓之間的壓差會比傳統(tǒng)抑制電路小很多，導(dǎo)致在電磁式繼電器500的觸點(diǎn)閉合瞬間，回路產(chǎn)生的二次浪涌電流大大減小，保護(hù)了電磁式繼電器500的觸點(diǎn)，延長了電磁式繼電器500和整個開機(jī)浪涌電流抑制電路的工作壽命。
[0026]圖7示出了本發(fā)明所述抑制電路的各測試點(diǎn)的電壓/電流波形，其電壓/電流包括與圖4-圖6對應(yīng)的整流電路200的正極輸出端201的電壓與濾波電容400的正極一端401的電壓的電壓差、控制電路300的輸出端301的電壓、濾波電容400的正極一端401的電壓、電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501的電流，圖8主要示出了電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501的電流波形，將圖7與圖2、圖8與圖3進(jìn)行比較可以看出，本發(fā)明所述抑制電路中的電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501的電流較小，持續(xù)時間較短，而傳統(tǒng)抑制電路中的電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501的電流較大，持續(xù)時間較長。具體對比如下:傳統(tǒng)抑制電路中的電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501測得的的最大電流峰值幅度為12.3A，本發(fā)明所述抑制電路中的電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501測得的的最大電流峰值幅度為7.3A，觸點(diǎn)閉合時的瞬時沖擊電流幅度得以減??；傳統(tǒng)抑制電路中的電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501測得的電流脈寬為1.28ms，本發(fā)明所述抑制電路中的電磁式繼電器500靠近濾波電容400的一端501測得的電流脈寬為0.52ms,電流有效值減小，繼電器觸點(diǎn)在閉合時的發(fā)熱得以減小。所以可以得出結(jié)論，本發(fā)明所述抑制電路的電磁式繼電器500能夠得到更好的保護(hù)，其壽命必然延長。
[0027]具體應(yīng)用中，限流電阻器600的阻值選擇條件如下:限流電阻器600的阻值大小決定了充電時間常數(shù)，限流電阻器600的阻值太小起不到限制一次浪涌電流的作用，太大則導(dǎo)致充電過慢；限流電阻器600在限流過程中吸收能量，該能量最終轉(zhuǎn)化成熱量耗散掉。限流電阻器600在限流過程中吸收的能量不能超過自身允許的額定峰值耗散能量，限流電阻器600的電阻值與濾波電容400的電容值、本抑制電路的輸入電壓即整流電路200的輸出電壓和開機(jī)延時控制電路300的延遲時間等參數(shù)需要匹配。因此要根據(jù)具體電路進(jìn)行選擇。
[0028]預(yù)濾波電路C的容量選擇條件如下:通過合理的選擇預(yù)濾波電路C的參數(shù)，使預(yù)濾波電路C在電源100開關(guān)閉合瞬間的充電電流焦耳積分值遠(yuǎn)小于電源100的開關(guān)、整流電路200的二極管所能承受的最大電流焦耳積分值，保證整個系統(tǒng)正常啟動；同時保證預(yù)濾波電路C能儲存足夠的能量，以便在整流電路200的二極管關(guān)斷期間，預(yù)濾波電路C能持續(xù)向濾波電路400充電。
[0029]上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，比如:預(yù)濾波電路700還可以為其它結(jié)構(gòu)的濾波電路，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開機(jī)浪涌電流抑制電路，包括限流電阻器、電磁式繼電器和控制電路，所述限流電阻器串聯(lián)于整流電路的正極輸出端與濾波電容的一端之間，所述整流電路的負(fù)極輸出端與所述濾波電容的另一端連接，所述電磁式繼電器的常開觸點(diǎn)的兩端分別與所述限流電阻器的兩端連接，所述控制電路的輸出端與所述電磁式繼電器的輸入端連接；其特征在于:還包括預(yù)濾波電路，所述預(yù)濾波電路連接于所述整流電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開機(jī)浪涌電流抑制電路，其特征在于:所述預(yù)濾波電路為預(yù)濾波電容，所述預(yù)濾波電容的兩端分別與所述整流電路的正極輸出端和負(fù)極輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開機(jī)浪涌電流抑制電路，其特征在于:所述預(yù)濾波電路為預(yù)濾波電容和電感，所述電感的一端與所述整流電路的正極輸出端連接，所述電感的另一端分別與所述限流電阻器的一端和所述預(yù)濾波電容的一端連接，所述預(yù)濾波電容的另一端與所述整流電路的負(fù)極輸出端連接。
【文檔編號】H02H9/02GK103762835SQ201410036003
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】何亞寧 申請人:成都熊谷加世電器有限公司