儲能電容的充電控制電路

儲能電容的充電控制電路主電路為電壓型、交直交能量轉(zhuǎn)換方式的變頻器，因整流與逆變電路之間有大容量電容的儲能回路，因電容兩端電壓不能突變的特性，在上電初始階段，電容器件形同“短路”，將形成極大的浪涌充電電流，會對整流模塊很大的電流沖擊而損壞，也會使變頻器供電端連接的空氣斷路器因過流而跳閘。常規(guī)處理方式，是在整流和電容儲能回路之間串入充電了限流電阻和充電接觸器（繼電器），對電容充電過程的控制是這樣的：變頻器上電，先由充電電阻對電容進行限流充電，抑制了最大充電電流，隨著充電過程的延伸，電容上逐漸建立起充電電壓，其電壓幅值達到530V的80%左右時，出現(xiàn)兩種方式的控制過程，一為變頻器的開關(guān)電源電路起振，由開關(guān)電源的24V輸出直接驅(qū)動充電繼電器，或由此繼電器，接通充電接觸器的線圈供電回路，充電接觸器（繼電器）閉合，當充電限流電阻短接，變頻器進入待機工作狀態(tài)。電容器上建立一定電壓后，其充電電流幅度大為降低，充電接觸器的閉合/切換電流并不是太大，此后儲能電容回路與逆變電路的供電，由閉合的接觸器觸點供給，充電電阻被接觸器常開觸點所短接。二是隨著電容上充電電壓的建立，開關(guān)電源起振工作，CPU檢測到由直流回路電壓檢檢測電路送來電壓幅度信號，判斷儲能電容的充電過程已經(jīng)完畢，輸出一個充電接觸器動作指令，充電接觸器得電閉合，電容上電充電過程結(jié)束。變頻器常見主電路形式及充電接觸器控制電路如下圖：圖一：變頻器主電路的常見類型CPU指令RTK13、充電接觸器線圈回路1、充電接觸器控制電路一2圖一：變頻器主電路的常見類型CPU指令RTK13、充電接觸器線圈回路1、充電接觸器控制電路一2、充電接觸器控制電路二圖二：充電接觸器的控制電路部分變頻器及大功率變頻器，整流電路常采用三相半控橋的電路方式，即三相整流橋的下三臂為整流二極管，而上三臂采用三只單向可控硅，用可控硅這種“無觸點開關(guān)”，代替了充電接觸器。節(jié)省了安裝空間，提高了電路的可靠性。電路形式如下圖所示：UVWRTUVWRT圖三：充電接觸器的控制電路雖然省掉了充電接觸器，但工作原理還是一樣的，只不過控制電路有所差異。變頻器上電期間，先由DlsD6整流，R限流為Cl、C2充電，在充電過程接近結(jié)束時，CPU輸出SCRlsSCR3三只可控硅的開通指令，控制電路強制三只可控硅導(dǎo)通，由DI、D2、D3、R構(gòu)成的上電預(yù)充電回路使用作用，SCR1sSCR3與D4、D5、D6構(gòu)成三相整流橋，此時可控硅處于全導(dǎo)通狀態(tài)下，等效于整流二極管。可控硅的開通需要兩個條件：1、陽極和陰極之間承受正向電壓；2、K、G之間形成觸發(fā)電流回路。電路接在交流輸入電源的三個端子上，提供單向可控整流，在三相交流電的三個正半波電壓作用期間，若觸發(fā)電流同時形成，則三只可控硅就能被開通。第一個條件已經(jīng)自然形成，控制其開通只要提供第二個條件就可以了。簡單點說，只要在可控硅承受正向電壓期間——在交流電壓過零處，為可控硅提供一個觸發(fā)電流（脈沖或直流均可），可控硅即可在交流電的正半波期間良好導(dǎo)通，對輸入交流電壓進行整流（同二極管一樣）。最簡單的觸發(fā)電路，是經(jīng)一只電阻從陽級引入到G極，在交流電正半波期間（過零點后），為可控硅同步引入觸發(fā)電流，使可控硅開通。如東遠300kW變頻器，主電路形式同圖三，而觸發(fā)電路相對簡單：圖四：可控硅觸發(fā)控制電路一圖四：可控硅觸發(fā)控制電路一圖四為可控硅觸發(fā)電路一電路之一，另兩路觸發(fā)電路是一樣的。兩控硅陽極、陰極兩端并聯(lián)的R45、C30、C31等元件為尖峰電壓吸取網(wǎng)絡(luò)，為可控硅提供過壓保護。KA2觸點、D15、R44、24R形成觸發(fā)電流通路，D15的作用是將輸入電壓半波整流，避免可控硅G、K間承受反向觸發(fā)電壓/電流的沖擊，R44、24R為限流電阻，限制峰值觸發(fā)電流，保護可控硅的安全，R43為消噪電阻，增加可控硅工作的可靠性。當CPU發(fā)出可控硅接通指令時，繼電器KA2得電閉合，輸入正半波電壓，經(jīng)D15整流，R44、24R限流，流入可控硅的G極，由K極流出，形成觸發(fā)電流通路，可控硅開通。電路中的可控硅并不是處于調(diào)壓的工作區(qū)域，導(dǎo)通角最大，處于“全導(dǎo)通整狀態(tài)”，好像是一只開關(guān)器件，只處于導(dǎo)通和截止兩個狀態(tài)，沒有移相（調(diào)壓）第三種狀態(tài)。這是需要注意的地方。因而控制電路與常規(guī)移相控制電路有所不同，相對簡單一些。再稍復(fù)雜一點的可控硅控制電路，如臺達37kW變頻器可控硅的觸發(fā)電路，見下圖：圖五：可控硅觸發(fā)控制電路二由開關(guān)電源的一個獨立的供電繞組整流濾波后，作為可控硅觸發(fā)電路的供電電源?？刂齐娐酚蒒E555時基電路、DPH2、DQ22、DQ3觸發(fā)脈沖通/斷電路，D、R三路觸發(fā)流回路構(gòu)成。開關(guān)電源工作后，NE555時基電路接成多諧振振蕩器即得電工作，從3腳輸出的振蕩脈沖，是否送入后級三個觸發(fā)回路，取決于CPU的指令控制。CPU的指令信號經(jīng)由控制排線端子DJ8的24腳引入到光電耦合器DPH2的輸入側(cè)。當光耦輸出側(cè)三極管導(dǎo)通時，NE555振蕩器的脈沖信號經(jīng)三極管DQ22、DQ3送入后級D、R觸發(fā)電路回路。在CPU發(fā)出可控硅開通指令后，DPH2、DQ22、DQ3三器件一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，將觸發(fā)脈沖一直加于三只可控硅的G、K上，峰值觸發(fā)電流約為100mA。另外，在松下、富士小功率變頻器機型中，還采用另一形式的主電路結(jié)構(gòu)，來完成對主電路電容器的初始充電控制，這是型號為7MBR35SD120一體化功率模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。電路見圖六：電路的不同之處在于，在三相整流橋之后，增加了一只可控器器件，在端子21、26引腳上須并聯(lián)充電電阻，在主回路電容上建立起一定的充電電壓后，從端子25、26輸入觸發(fā)電流，則可控硅導(dǎo)通，變頻器進入待機工作狀態(tài)?？刂齐娐芬话闶怯砷_關(guān)變壓器的一個獨立的24V繞組，取得控制電路的供電，以取得具有“懸浮地”的控制用電?？刂齐娐范酁橐徽袷庪娐?，提價可控硅器件的脈沖觸發(fā)電流，

振湯電路也不是常規(guī)的移相觸發(fā)電路，而提供高頻率/密度的隨機觸發(fā)脈沖，令可控硅處于全導(dǎo)通狀態(tài)下，此處的可控硅，已高密度觸發(fā)觸沖作用下，已仿佛一只“扳到接通位置”的開關(guān)了。這種機型的觸發(fā)電路，手頭并未有實際測繪電路，只能根據(jù)電路結(jié)構(gòu)畫出簡圖，以供參考。23(N) 24|N1) lOHEn}圖六：7MBR35SD120—體化功率模塊[Convener][“”命燈] [23(N) 24|N1)