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逆變器預充電電路浪涌電流的解決方法

來源: 作者: 發布日期:2020-09-15 17:13:51

 預充電電路可防止損壞逆變器

        當涌入電流對于逆變器而言過大時,會對逆變器造成嚴重損害。預充電電路通過控制初始電涌來保護逆變器。PTC熱敏電阻可以幫助預充電電路保護逆變器。 
 
        當接通電源時,非常大瞬時輸入電流流過系統時,會產生浪涌電流。在諸如電動驅動器之類的電動工具中,電源將輸入功率轉換為特定應用所需的輸出功率。 
 
        電源接收高壓(VAC)信號并提供大電流輸出(VDC)信號。典型的輸入信號為230VAC或208VAC,輸出信號為10-40VDC和30Amp至170Amp。
 
        通常,電源被設計用于特定的電源輸入。電源可能無法在多個輸入電壓上提供相同的輸出。以特定輸入功率運行的組件可能會因輸入功率錯誤而損壞。
 
        為了解決這個問題,一些制造商提供了自動鏈接。此類電源在首次連接時會測試輸入電壓,并自動為輸入源設置適當的鏈接。
 
        初始應用期間,逆變器,電池和環形變壓器需要進行1-3秒的特殊控制。該控制可防止負面影響,例如斷路器跳閘,內部組件過載或著火。在啟動期間控制初級電流的電路稱為預充電電路。
 
        PTC熱敏電阻有助于防止對鏈接電容器,IGBT造成嚴重損壞,并防止保險絲熔斷和斷路器跳閘。預充電PTC熱敏電阻可以停止電路,直到施加正確的電壓并自行復位。
 
 
 
鋰離子電池預充電電路的PTC熱敏電阻保護
當電池通過電容輸入連接到負載時,會有浪涌電流浪涌。輸入電流取決于輸入電容:電池越大,負載越大,輸入電容就越大。較大的浪涌電流(在預充電電路中,沒有保護)可能導致以下情況:
 
輸入濾波電容器損壞
主保險絲熔斷
電弧和點蝕引起的接觸故障(以及電流承載能力的降低)
損壞電池
 
預充電電路的非常基本形式如下:
 
OFF:系統關閉時,所有繼電器/接觸器均關閉。
 
預充電:首次打開系統時,將打開K1和K3以對負載進行預充電,直到浪涌電流消退為止。R1顯示熱敏電阻在預充電電路中的位置。
 
ON:預充電后,接觸器K2打開(繼電器K1,必須關閉以節省線圈功率)。
 
 
 
 
 
PTC熱敏電阻的選擇
PTC熱敏電阻的非常小電阻由以下決定:
 
環境溫度
輸入電容值(預充電電路的)
電池電壓
在時間τ= RC之后,預充電浪涌電流達到其初始值的63.2%(1 / e)。
 
在選擇PTC熱敏電阻時,我們將電容充滿電且浪涌電流達到正常工作電流時的時間值為“五個時間常數”。
 
對于此設計,我們將假定以下定量值:
 
預充電時間:2.50秒±0.50
環境工作溫度:在-30°C至+ 50°C之間變化
電池電壓:100伏
電容器組: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。
 
由于涉及各種溫度,因此非常好使用PTC,因為在涉及的工作溫度范圍之間電阻相對恒定。
 
因此,在-30°C時,CL20 100120在-30°C時的非常大電阻= 11.7Ω,這使得預充電時間= 5 RC≈5(11.70(0.05F)= 2.93秒
 
在50°C時,CL20 100120(PTC)的電阻為≈8.9Ω,這將導致5τ= 5(8.9Ω)(0.05F)≈2.22秒。
 
由-30°C至+ 50°C的電阻波動引起的非常大時間變化將等于2.22秒至2.92秒
 
為了確定PTC熱敏電阻需要處理的能量而不會自毀,
 
E =½C V2 =½(0.05F)(100 V)2 = 250焦耳
 
不計算穩態電流,因為在大多數預充電電路中,穩態電流流經接觸器。符合規格的零件是CL20 100120。
 
在Digikey 獲取CL20 100120。
 
在Mouser 獲取CL20 100120。
 
 
 
Ametherm的PTC預充電電路浪涌電流限制器的主要優點
由于在寬溫度范圍內的恒定電阻,預充電時間的變化較小。
重置時間更快。
保護電路免受浪涌電流和操作員錯誤的影響

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