专利名称：基于热敏电阻的三相整流器软上电电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子变换器技术领域，涉及一种三相整流器软上电电路，特别是涉及一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路。
背景技术：
对于交流电源供电的含有二极管整流电路的电力电子变换装置，需要考虑软上电问题，否则在上电阶段电力电子变换装置就会出现故障。常用的上电限流措施多采用在启动阶段在线路中增加限流电阻的方法，具体包括四种方法:(I)直流侧或交流火线上串联限流电阻，在上电时限流，但在上电结束后时利用继电器自动切除； (2)串联PTC热敏电阻，利用其正温度特性，在上电时限流，但在上电结束后利用继电器自动切除；(3)串联NTC热敏电阻，利用其负温度特性，在上电时限流，但在上电结束后时保留在线路上；(4)设置合理电路，在上电结束后，采用晶闸管或其它功率器件如IGBT短接上电电阻，晶闸管或其它功率器件仍然接在线路中。前两种方法的问题是:在电阻切除时带来了二次电流冲击问题。第三种方法的问题是:只适合负载功率小于200W的应用场合。为此，对于大功率应用场合，需要对现有的上电限流电路进行改进，彻底解决上电冲击电流问题。第四种方法的问题是，晶闸管流过电流时，形成压降，产生消耗，降低整个电路的效率，引起难以解决的散热问题。经过对现有技术的检索发现，张相军等在2011年6月的《电机与控制学报》中总结了两种传统的软启动电路，提出了 “一种启动冲击电流抑制电路”，即二级冲击电流抑制电路，该电路可有效抑制启动时的一次冲击电流和二次冲击电流，但是仍然存在冲击电流，对电网的谐波电流冲击比较严重，而且结构复杂，元器件数量多，控制不简便。采用继电器切断上电用功率电阻或PTC电阻，会产生CLICK噪声，不利于设备通过有关标准和规范，而且长时间使用后，会造成继电器损坏，引起故障。此外，对于大功率负载而言，不适合采用继电器切除上电用功率电阻或PTC电阻，继电器难以选型。对于变频空调的变频器而言，上述四种方法及其改进方法都不适应现时的需要，主要表现在:(I)电路复杂；(2)效率低下；(3)附加成本高；尤其是(4)现场测试人员频繁起停或上电变频空调进行测试等操作，所采用的PTC电阻会因为发热而产生很大的电阻，不能够进行频繁的充电，致使电解电容等不到充电，进一步使得后级逆变器、开关电源都不能运行，开关电源不能运行会造成控制电源缺失，而空调电气系统中要求控制电源永远先于动力电源存在，否则会造成一系列问题，因此原有变频空调的上电电路不适合频繁起动与停机
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，用于解决现有技术中存在的上电冲击电流，造成压降、损耗、及散热等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路。所述三相整流器软上电电路包括:三相交流电源，用于为所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路供电；整流电路，与所述三相交流电源连接，用于将所述三相交流电源输出的交流电转
换成直流电；所述整流电路包括第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第一二极管、第二二极管、和第三二极管；上电电路，分别与所述三相交流电源和整流电路连接，用于限制上电产生的冲击电流；所述上电电路包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、第四二极管、第五二极管、和第六二极管；储能电路，分别与所述整流电路和上电电路连接，用于对整流电路输出的直流电滤波并储蓄电能；所述储能电路包括一电解电容。优选地，所述整流电路中第一二极管的阴极连接第一晶闸管的阳极，第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第二晶闸管的阳极，所述第一晶闸管的阴极连接第二晶闸管的阴极，第三二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第三二极管的阴极连接第三晶闸管的阳极，第三晶闸管的阴极连接第二晶闸管的阴极。优选地，所述第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管与所述第一二极管、第二二极管、第三二极管构成半控的3H桥结构，第一晶闸管和第一二极管构成第一桥臂，第二晶闸管和第二二极管构成第二桥臂，第三晶闸管和第三二极管构成第三桥臂。优选地，所述上电电路中第一热敏电阻的一端连接所述整流电路中的第一二极管的阴极，第一热敏电阻的另一端连接第四二极管的阳极，第四二极管的阴极连接第五二极管的阴极，第五二极管的阳极连接第二热敏电阻的一端，所述第二热敏电阻的另一端连接所述整流电路中的第二二极管的阴极，第六二极管的阴极连接所述第五二极管的阴极，第六二极管的阳极连接第三热敏电阻的一端，所述第三热敏电阻的另一端连接所述整流电路中的第三二极管的阴极。优选地，第一热敏电阻与第四二极管串联，第二热敏电阻与第五二极管串联，第三热敏电阻与第六二极管串联用于实现软上电。优选地，所述储能电路中的所述电解电容的正极形成直流电输出正极，电解电容的负极形成直流电输出负极。如上所述，本发明所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，具有以下有益效果:1、避免了因为上电而产生具有危害的冲击电流，不会引起如电源侧所接开关跳闸和负载侧后级逆变电路的功率器件烧毁等问题。2、电路结构简单，控制方便，适合频繁起到与停机，直流电压不会断续。
图1显示为本发明的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路的结构示意图。
图2显示为本发明的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路在一个具体实例中的结构示意图。元件标号说明I三相交流电源2整流电路3上电电路4储能电路
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本发明提供一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，用于解决现有技术中存在的上电冲击电流的问题。以下将详细阐述本发明的一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路。下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本实施例提供基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，如图1所示，所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路包括:三相交流电源I，用于为所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路供电，所述三相交流电源I为三相三线制，包括三条火线。整流电路2，与所述三相交流电源I连接，用于将所述三相交流电源I输出的交流电转换成直流电。在本实施例中，所述三相交流电源I输出的交流电压经过所述整流电路2后得到六脉动的直流电压。所述整流电路2包括第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3、第一二极管D1、第二二极管D2、和第三二极管D3。其中，第一二极管Dl的阴极连接第一晶闸管VTl的阳极，第一二极管Dl的阳极连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第二晶闸管VT2的阳极，所述第一晶闸管VTl的阴极连接第二晶闸管VT2的阴极，第三二极管D3的阳极连接第二二极管D2的阳极，第三二极管D3的阴极连接第三晶闸管VT3的阳极，第三晶闸管VT3的阴极连接第二晶闸管VT2的阴极。三只高端晶闸管，即所述第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3，和三只低端二极管，即第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3构成半控的3H桥结构，第一晶闸管VTl和第一二极管Dl构成第一桥臂，第二晶闸管VT2和第二二极管D2构成第二桥臂，第三晶闸管VT3和第三二极管D3构成第三桥臂。上电电路3，分别与所述三相交流电源I和整流电路2连接，用于限制上电产生的冲击电流。所述上电电路3包括第一热敏电阻VRl、第二热敏电阻VR2、第三热敏电阻VR3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6。所述第一热敏电阻VRl和第二热敏电阻VR2也可替换为普通功率电阻。第一热敏电阻VRl与第四二极管D4串联，第二热敏电阻VR2与第五二极管D5串联，第三热敏电阻VR3与第六二极管D6串联。其中，第一热敏电阻VRl的一端连接所述整流电路2中的第一二极管Dl的阴极，第一热敏电阻VRl的另一端连接第四二极管D4的阳极，第四二极管D4的阴极连接第五二极管D5的阴极，第五二极管D5的阳极连接第二热敏电阻VR2的一端，所述第二热敏电阻VR2的另一端连接所述整流电路2中的第二二极管D2的阴极，第六二极管D6的阴极连接所述第五二极管D5的阴极，第六二极管D6的阳极连接第三热敏电阻VR3的一端，所述第三热敏电阻VR3的另一端连接所述整流电路2中的第三二极管D3的阴极。第一热敏电阻VRl与第四二极管D4串联，第二热敏电阻VR2与第五二极管D5串联，第三热敏电阻VR3与第六二极管D6串联，用于实现软上电。储能电路4，分别与所述整流电路2和所述上电电路3连接，用于对整流电路2输出的直流电滤波并储蓄电能。所述储能电路4包括电解电容C。所述电解电容C的正极形成直流电输出正极DCP，电解电容C的负极形成直流电输出负极DCN。本实施例所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路的具体工作过程如下:如果后面不接上电电路3时，所述三相交流电源I输出的交流电经过整流电路2后得到六脉冲的直流电。所述储能电路4中的电解电容C负载滤波和储能。如果在电解电容C冷态下，六脉冲的直流电直接为电解电容C充电，所述电解电容C会产生较高幅值的电流尖峰，流过三相交流电网，这样会带来一系列的危害，如电源侧所接开关跳闸和负载侧后级逆变电路的功率器件烧毁，等等。而所述上电电路3的作用就是限制所述三相交流电源I上电时产生的有害电流尖峰。在本实施例中，在上电之初，所述上电电路3接入整流电路2的后级直流线路上，通过第一热敏电阻VRl为电解电容C充电，充电时间常数为第一热敏电阻VRl (第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3)与电解电容C的乘积，第一热敏电阻VRl (第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3)阻值越大，充电越慢，产生的具有危害的电流尖峰越小。根据电解电容C的电容大小，合理设置第一热敏电阻VRl (第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3)的阻值，这样便不会引起如电源侧所接开关跳闸和负载侧后级逆变电路的功率器件烧毁等问题。在本实施例中，采用二组二极管，即第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6与热敏电阻，即第一热敏电阻VR1、第二热敏电阻VR2、第三热敏电阻VR3串联，用于实现软上电，并防止单只热敏电阻过热影响上电，消除直流侧所接开关电源得不到电的情况，尤其适合频繁启动上电的应用场合。当所述电解电容C的电压接近三相电源电压最大值或其它合适的电压值时，需切除第一热敏电阻VRl (第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3)，否则整个电路无法正常工作或无法实现可控上电。此时，按照三相半控相控整流电路来处理，设置第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3的控制角为零，在不同的三相电源区间中，所述整流电路2的第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3分别正向偏置，经过驱动而导通。第一晶闸管VTl、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3导通后，电流流经第一晶闸管VTl、第二晶闸管VT2，第三晶闸管VT3管压压降在1.7V左右，等效于短接第一热敏电阻VRl (第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3 )，整个电路进入正常工作的状态。
所述第一晶闸管VTl—旦导通后，如果后级电路没有停止工作，那么第一晶闸管VTl就不会自动断掉。因此综上，充电完毕后，所述整流电路2中的第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3可以触发导通用于短接上电电路3中的第一热敏电阻VR1(第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3)。所述上电电路3中的第一热敏电阻VRl (第二热敏电阻VR2或第三热敏电阻VR3)可以用于实现软上电。第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6用于防止三相电源的相间短路，其阳极和阴极的位置可以同时互换。在本实施例中，所述三相交流电源I是可采用380V或208V或480V等任意电压等级的三相交流电源。所述整流电路2中的三相整流桥为支持35A/100。C，600V的三相整流桥。所述储能电路4中的电解电容C为4X 680 μ F，单只耐压450V。所述上电电路3中的第一热敏电阻VR1、第二热敏电阻VR2、第三热敏电阻VR3冷态取值为68 Ω且支持5W功率。第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3支持75Α/100。C，800V。第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6支持10A/100。C，600V。第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管 D3 支持 35A/100。C，1200V。请参阅图2，图2为本发明所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路在一个具体实例中的结构示意图。该具体实例的工作原理与上述的具体实施方式
完全相同。唯一的区别是电路结构，即所述整流电路2中的第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3的位置与第一二级管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的位置互换，即第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3置于高端，第一晶闸管VTl、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3置于低端。相应地，所述上电电路3也置于低端与晶闸管并联。所述整流电路2，与所述三相交流电源I连接，用于将所述三相交流电源I输出的交流电转换成直流电。在该具体实例中，所述整流电路2包括第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3、第一二极管Dl、和第二二极管D2、和第三二极管D3。其中，第一二极管Dl的阳极连接第一晶闸管VTl的阴极，第一二极管Dl的阴极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接第二晶闸管VT2的阴极，第二晶闸管VT2的阳极连接所述第一晶闸管VTl的阳极，第三二极管D3的阳极连接第三晶闸管VT3的阴极，第三二极管D3的阴极连接第二二极管D2的阴极，第三晶闸管VT3的阳极连接第二晶闸管VT2的阳极。第一晶闸管VTl和第一二极管Dl构成第一桥臂，第二晶闸管VT2和第二二极管D2构成第二桥臂，第三晶闸管VT3与第三二极管D3构成第三桥臂。所述上电电路3，分别与所述三相交流电源I和整流电路2连接，用于限制上电产生的冲击电流。所述上电电路3包括第一热敏电阻VR1、第二热敏电阻VR2、第三热敏电阻VR3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6。所述第一热敏电阻VR1、第二热敏电阻VR2、第三热敏电阻VR3也可替换为普通功率电阻。其中，第四二极管D4的阴极连接所述整流电路2中的第一二极管Dl的阳极，第四二极管D4的阳极连接第一热敏VRl的一端，第一热敏电阻VRl的另一端连接第二热敏电阻VR2的一端，第二热敏电阻VR2的另一端连接第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极连接所述整流电路2中的第二二极管D2的阳极。第六二极管D6的阳极连接第三热敏电阻VR3的一端，第六二极管D6的阴极连接所述整流电路2中的第三二极管D3的阳极，第三热敏电阻VR3的另一端连接所述第二热敏电阻VR2的一端。该具体实例在控制上采取低端半控结构，理论上是需要采用二路隔离的驱动用开关电源，但是对于采用隔离变压器驱动方案时，低端半控结构只需要一路驱动用开关电源。本发明所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路避免了因为上电而产生具有危害的冲击电流，不会引起如电源侧所接开关跳闸和负载侧后级逆变电路的功率器件烧毁等问题，其电路结构简单，控制方便，直流电压平稳。所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路可广泛应用在所有的前级电路为三相整流的电力变换器中，如变频空调，变频空调量大面广。综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，其特征在于，所述三相整流器软上电电路包括: 三相交流电源，用于为所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路供电； 整流电路，与所述三相交流电源连接，用于将所述三相交流电源输出的交流电转换成直流电；所述整流电路包括第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第一二极管、第二二极管、和第三二极管； 上电电路，分别与所述三相交流电源和整流电路连接，用于限制上电产生的冲击电流；所述上电电路包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、第四二极管、第五二极管、和第六二极管； 储能电路，分别与所述整流电路和上电电路连接，用于对整流电路输出的直流电滤波并储蓄电能；所述储能电路包括一电解电容。
2.根据权利要求1所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，其特征在于:所述整流电路中第一二极管的阴极连接第一晶闸管的阳极，第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第二晶闸管的阳极，所述第一晶闸管的阴极连接第二晶闸管的阴极，第三二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第三二极管的阴极连接第三晶闸管的阳极，第三晶闸管的阴极连接第二晶闸管的阴极。
3.根据权利要求2所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，其特征在于:所述第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管与所述第一二极管、第二二极管、第三二极管构成半控的3H桥结构，第一晶闸管和第一二极管构成第一桥臂，第二晶闸管和第二二极管构成第二桥臂，第三晶闸管和第三二极管构成第三桥臂。
4.根据权利要求1所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，其特征在于:所述上电电路中第一热敏电阻的一端连接所述整流电路中的第一二极管的阴极，第一热敏电阻的另一端连接第四二极管的阳极，第四二极管的阴极连接第五二极管的阴极，第五二极管的阳极连接第二热敏电阻的一端，所述第二热敏电阻的另一端连接所述整流电路中的第二二极管的阴极，第六二极管的阴极连接所述第五二极管的阴极，第六二极管的阳极连接第三热敏电阻的一端，所述第三热敏电阻的另一端连接所述整流电路中的第三二极管的阴极。
5.根据权利要求4所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，其特征在于:第一热敏电阻与第四二极管串联，第二热敏电阻与第五二极管串联，第三热敏电阻与第六二极管串联用于实现软上电。
6.根据权利要求1所述的基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，其特征在于:所述储能电路中的所述电解电容的正极形成直流电输出正极，电解电容的负极形成直流电输出负极。
全文摘要
本发明提供一种基于热敏电阻的三相整流器软上电电路，所述三相整流器软上电电路包括三相交流电源，用于为所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路供电；整流电路用于将所述三相交流电源输出的交流电转换成直流电；上电电路，分别与所述三相交流电源和整流电路连接，用于限制上电产生的冲击电流；储能电路用于对整流电路输出的直流电滤波并储蓄电能；本发明所述基于热敏电阻的三相整流器软上电电路避免了因为上电而产生具有危害的冲击电流，不会引起如电源侧所接开关跳闸和负载侧后级逆变电路的功率器件烧毁等问题，并且电路结构简单，控制方便，适合频繁起到与停机，直流电压不会断续。
文档编号H02M1/36GK103117651SQ201310048099
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者刘智翎, 朱俊, 朱延彬, 王秉超, 唐飞军, 王鹏 申请人:上海儒竞电子科技有限公司