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          逆变器预充电电路浪涌电流的解决方法

          来源: 作者: 发布日期:2020-09-15 17:13:51

           预充电电路可防止损坏逆变器

                  当涌入电流对于逆变器而言过大时,会对逆变器造成严重损害。预充电电路通过控制初始电涌来保护逆变器。PTC热敏电阻可以帮助预充电电路保护逆变器。 
           
                  当接通电源时,非常大瞬时输入电流流过系统时,会产生浪涌电流。在诸如电动驱动器之类的电动工具中,电源将输入功率转换为特定应用所需的输出功率。 
           
                  电源接收高压(VAC)信号并提供大电流输出(VDC)信号。典型的输入信号为230VAC或208VAC,输出信号为10-40VDC和30Amp至170Amp。
           
                  通常,电源被设计用于特定的电源输入。电源可能无法在多个输入电压上提供相同的输出。以特定输入功率运行的组件可能会因输入功率错误而损坏。
           
                  为了解决这个问题,一些制造商提供了自动链接。此类电源在首次连接时会测试输入电压,并自动为输入源设置适当的链接。
           
                  初始应用期间,逆变器,电池和环形变压器需要进行1-3秒的特殊控制。该控制可防止负面影响,例如断路器跳闸,内部组件过载或着火。在启动期间控制初级电流的电路称为预充电电路。
           
                  PTC热敏电阻有助于防止对链接电容器,IGBT造成严重损坏,并防止保险丝熔断和断路器跳闸。预充电PTC热敏电阻可以停止电路,直到施加正确的电压并自行复位。
           
           
           
          锂离子电池预充电电路的PTC热敏电阻保护
          当电池通过电容输入连接到负载时,会有浪涌电流浪涌。输入电流取决于输入电容:电池越大,负载越大,输入电容就越大。较大的浪涌电流(在预充电电路中,没有保护)可能导致以下情况:
           
          输入滤波电容器损坏
          主保险丝熔断
          电弧和点蚀引起的接触故障(以及电流承载能力的降低)
          损坏电池
           
          预充电电路的非常基本形式如下:
           
          OFF:系统关闭时,所有继电器/接触器均关闭。
           
          预充电:首次打开系统时,将打开K1和K3以对负载进行预充电,直到浪涌电流消退为止。R1显示热敏电阻在预充电电路中的位置。
           
          ON:预充电后,接触器K2打开(继电器K1,必须关闭以节省线圈功率)。
           
           
           
           
           
          PTC热敏电阻的选择
          PTC热敏电阻的非常小电阻由以下决定:
           
          环境温度
          输入电容值(预充电电路的)
          电池电压
          在时间τ= RC之后,预充电浪涌电流达到其初始值的63.2%(1 / e)。
           
          在选择PTC热敏电阻时,我们将电容充满电且浪涌电流达到正常工作电流时的时间值为“五个时间常数”。
           
          对于此设计,我们将假定以下定量值:
           
          预充电时间:2.50秒±0.50
          环境工作温度:在-30°C至+ 50°C之间变化
          电池电压:100伏
          电容器组:50,000μF
          5τ= 2.5秒,所以τ= 2.5 / 5 = 0.50秒
           
          τ= RC
           
          R =5τ/ C = 0.50秒/ 0.05F = 10.0Ω。
           
          由于涉及各种温度,因此非常好使用PTC,因为在涉及的工作温度范围之间电阻相对恒定。
           
          因此,在-30°C时,CL20 100120在-30°C时的非常大电阻= 11.7Ω,这使得预充电时间= 5 RC≈5(11.70(0.05F)= 2.93秒
           
          在50°C时,CL20 100120(PTC)的电阻为≈8.9Ω,这将导致5τ= 5(8.9Ω)(0.05F)≈2.22秒。
           
          由-30°C至+ 50°C的电阻波动引起的非常大时间变化将等于2.22秒至2.92秒
           
          为了确定PTC热敏电阻需要处理的能量而不会自毁,
           
          E =½C V2 =½(0.05F)(100 V)2 = 250焦耳
           
          不计算稳态电流,因为在大多数预充电电路中,稳态电流流经接触器。符合规格的零件是CL20 100120。
           
          在Digikey 获取CL20 100120。
           
          在Mouser 获取CL20 100120。
           
           
           
          Ametherm的PTC预充电电路浪涌电流限制器的主要优点
          由于在宽温度范围内的恒定电阻,预充电时间的变化较小。
          重置时间更快。
          保护电路免受浪涌电流和操作员错误的影响

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