專(zhuān)利名稱：具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源及其過(guò)壓保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源及其過(guò)壓保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
在開(kāi)關(guān)電源模塊中，一般采取如圖1的電路拓?fù)?，包括輸入軟啟?dòng)電路、整流電路、濾波電路(一般由濾波電容組成)、主電源(由主DC/DC變換器和其輸出濾波組成)、輔助電源和監(jiān)控電路等，有些開(kāi)關(guān)電源還在整流電路和主電源之間設(shè)置有功率因數(shù)校正電路，即PFC電路。
如果輸入電源電壓過(guò)高，則必須采取一些保護(hù)措施以防止電源模塊的損壞。通常的保護(hù)措施是關(guān)斷電源的主電路(PFC和DC/DC變換器)，停止功率輸出，切斷輸入軟啟動(dòng)繼電器，以保證輸入電源恢復(fù)正常后減小對(duì)模塊的啟動(dòng)沖擊。繼電器斷開(kāi)過(guò)程中，輸入電源通過(guò)軟啟動(dòng)電阻和整流電路繼續(xù)供電到濾波電路，以保證輔助電源和監(jiān)控電路繼續(xù)正常工作。此時(shí)，由于軟啟動(dòng)電阻起到一定的分壓作用，一定程度上降低了輸入電壓，從而起到了一些保護(hù)作用。
上述保護(hù)只能在一定的輸入電源電壓范圍內(nèi)有效，過(guò)壓后，輸入電源電壓不能太高，否則電源模塊內(nèi)的器件耐壓不夠，將導(dǎo)致?lián)p壞。但實(shí)際應(yīng)用中，輸入電壓有可能會(huì)很高，如輸入相電壓不小心接到線電壓時(shí)，輸入電壓就高達(dá)380Vac，其輸入電壓峰值超過(guò)500Vdc，模塊內(nèi)部許多器件耐壓已經(jīng)不夠。因此，真正的過(guò)壓保護(hù)應(yīng)當(dāng)是在輸入過(guò)壓時(shí)完全切斷過(guò)高的電壓與后級(jí)的耦合，即過(guò)壓脫離，而不僅僅是分壓。
但現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)模塊交流過(guò)高時(shí)模塊自身無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)壓脫離保護(hù)，因?yàn)榻涣髅撾x后，輔助電源也停止工作，則沒(méi)有了維持脫離裝置的電源。所以需要在外部增加保護(hù)裝置，例如在系統(tǒng)上增加交流接觸器等隔離裝置，通過(guò)控制隔離裝置的通斷來(lái)達(dá)到隔離電網(wǎng)的目的。但該方法存在以下問(wèn)題1)需要外加裝置，增加成本；2)外加裝置失效后，整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。
當(dāng)然，如果在過(guò)壓時(shí)采用跳閘等辦法完全切斷電源供應(yīng)，是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)的保護(hù)的，但這樣一來(lái)，當(dāng)輸入電壓轉(zhuǎn)為正常后模塊不能自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)，因此也是不能滿足需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是提供一種具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源及其過(guò)壓保護(hù)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中模塊輸入過(guò)壓時(shí)各模塊的保護(hù)問(wèn)題，且在過(guò)壓消除后可以及時(shí)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源及其過(guò)壓保護(hù)方法。
所述具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源包括軟啟動(dòng)電路、整流電路、濾波電容、主電源、輔助電源和監(jiān)控電路；所述軟啟動(dòng)電路包括軟啟動(dòng)電阻和位于軟啟動(dòng)電阻并聯(lián)支路上的第一電控開(kāi)關(guān)；交流電經(jīng)軟啟動(dòng)電路輸入到整流電路進(jìn)行整流、濾波電容濾波后，其直流電分別輸出到主電源和輔助電源；輔助電源為監(jiān)控電路提供直流電壓，而監(jiān)控電路監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓或/和輸出電壓，并對(duì)軟啟動(dòng)電路中的第一電控開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制；其特征是還包括第二電控開(kāi)關(guān)，串聯(lián)在軟啟動(dòng)電阻所在的相線上，其控制端與監(jiān)控電路相連，由監(jiān)控電路控制其開(kāi)或關(guān)。
上述方案還可以做以下變形或改進(jìn)還可以包括第二阻抗，并聯(lián)在第二電控開(kāi)關(guān)上。
還可以包括第二阻抗和第三阻抗，所述第三阻抗串聯(lián)于第二電控開(kāi)關(guān)上，二者串聯(lián)后并聯(lián)于所述第二阻抗。
還可以包括第二輔助電源，其輸入端與電池相連，輸出端與監(jiān)控電路相連。
所述第一、二電控開(kāi)關(guān)是繼電器。
所述開(kāi)關(guān)電源的過(guò)壓保護(hù)方法包括如下步驟S1、監(jiān)控電路監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓或/和輸出電壓；S2、如果交流輸入在允許范圍內(nèi)，則控制常開(kāi)型第一電控開(kāi)關(guān)和常閉型第二電控開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，使得交流通過(guò)軟啟動(dòng)電阻、第二電控開(kāi)關(guān)向?yàn)V波電容充電，軟啟動(dòng)完成后，控制第一電控開(kāi)關(guān)接通，模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；S3、當(dāng)交流輸入過(guò)壓時(shí)，引起濾波電容上的電壓升高，如果監(jiān)控電路檢測(cè)到濾波電容上的電壓高于事先設(shè)定的電壓閾值，則監(jiān)控電路控制第一、二電控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并依靠濾波電容上儲(chǔ)存的能量維持第二電控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)；S4、當(dāng)濾波電容上儲(chǔ)存的能量消耗、其電壓降到一定閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)恢復(fù)接通狀態(tài)，使得交流又可以通過(guò)軟啟動(dòng)電阻、第二電控開(kāi)關(guān)向?yàn)V波電容充電，濾波電容的電壓逐漸上升；S5、如果濾波電容上的電壓再次超過(guò)了允許值，則第二電控開(kāi)關(guān)會(huì)再次斷開(kāi)，重復(fù)上述步驟S3、S4；S6、直到交流輸入的電壓下降恢復(fù)到正常允許范圍內(nèi)，則控制第一、二電控開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，使模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
上述方案還可以做以下變形或改進(jìn)事先在監(jiān)控裝置中設(shè)定第二電壓閾值，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電壓小于該閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)由監(jiān)控電路控制恢復(fù)接通狀態(tài)。
設(shè)定第一、二電控開(kāi)關(guān)的開(kāi)通或關(guān)斷時(shí)刻，輸入電壓低于母線電壓，從而使繼電器吸合或關(guān)斷時(shí)的電流為零。
采用上述方案的有益效果當(dāng)輸入電壓大于設(shè)定的保護(hù)電壓后，關(guān)斷第一電控開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)電源的主功率電路被切斷。此時(shí)，唯一可以向后級(jí)提供電能的支路是軟啟動(dòng)電阻支路，由于第二電控開(kāi)關(guān)位于這一支路上，或者位于整流后的直流母線上，只需控制第二電控開(kāi)關(guān)的吸合和斷開(kāi)，控制輸入電源對(duì)電源模塊的進(jìn)行間歇式充電，使電源內(nèi)部整流電路后面的輸出電壓控制在一定的范圍之內(nèi)，如低于一定值時(shí)(該值可以為零)開(kāi)通，高于一定值時(shí)斷開(kāi)。這樣一方面保證了電源內(nèi)部母線電壓被控制在安全的范圍內(nèi)，保證開(kāi)關(guān)電源模塊內(nèi)部器件的安全；同時(shí)也保證了輔助電源的供電電壓，使輔助電源和控制電路能正常工作。形象地說(shuō)，就是通過(guò)打嗝方式維持輔助電源和過(guò)壓保護(hù)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)常用的通信電源模塊示意圖。
圖2是本發(fā)明通信電源模塊示意圖。
圖3a是本發(fā)明實(shí)施例一局部電路原理示意圖(省略主電源及其后級(jí)輸出端)。
圖3b是本發(fā)明實(shí)施例一第一種控制策略IZ1工作波形示意圖。
圖3c是本發(fā)明實(shí)施例一第一種控制策略Q2驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作波形示意圖。
圖3d是本發(fā)明實(shí)施例一另一種控制策略輸入電壓波形和輔助繼電器的驅(qū)動(dòng)線包電壓波形示意圖。
圖4a是本發(fā)明實(shí)施例二示意圖。
圖4b是本發(fā)明實(shí)施例三示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例四示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例五示意圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例六示意圖。
圖8a是本發(fā)明應(yīng)用例之一示意圖。
圖8b是本發(fā)明應(yīng)用例之一繼電器零電壓吸合的電壓電流波形。
圖8c為繼電器的斷開(kāi)波形。
圖9是本發(fā)明應(yīng)用例之二示意圖。
圖10是本發(fā)明應(yīng)用例之三示意圖。
圖11是本發(fā)明應(yīng)用例之四示意圖。
圖12是本發(fā)明應(yīng)用例之五示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2是本發(fā)明以下幾個(gè)實(shí)施例的總體示意圖。其中第二繼電器因有二個(gè)可選的位置，故用虛線畫(huà)出。從中可以看出，本發(fā)明的具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源包括軟啟動(dòng)電路1、整流電路2、濾波電容C1、主電源3、輔助電源4和監(jiān)控電路10；所述軟啟動(dòng)電路1包括軟啟動(dòng)電阻Z1和位于軟啟動(dòng)電阻Z1并聯(lián)支路上的第一電控開(kāi)關(guān)K1；交流電經(jīng)軟啟動(dòng)電路1輸入到整流電路2進(jìn)行整流、濾波電容C1濾波后，其直流電分別輸出到主電源3和輔助電源4；輔助電源4為監(jiān)控電路10提供直流電壓，而監(jiān)控電路10監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓或/和輸出電壓，并對(duì)軟啟動(dòng)電路1中的第一電控開(kāi)關(guān)K1進(jìn)行控制。而本發(fā)明的主要改進(jìn)特征是增設(shè)第二電控開(kāi)關(guān)K2，串聯(lián)在軟啟動(dòng)電阻Z1所在的相線上，其控制端與監(jiān)控電路10相連，由監(jiān)控電路10控制其開(kāi)或關(guān)。
下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例中，第一、二電控開(kāi)關(guān)K1、K2是繼電器，但它可以不限于繼電器，如可用晶閘管等。
實(shí)施例一如圖3a所示，本例中所述第一、二電控開(kāi)關(guān)K1、K2是繼電器。其中第二繼電器K2是串聯(lián)于軟啟動(dòng)電阻Z1上，串聯(lián)后二者又并接于第一繼電器K1上。
根據(jù)步驟S4的不同，還可以區(qū)分成兩種控制策略第一種控制策略是事先設(shè)定第一電控開(kāi)關(guān)K1為常開(kāi)狀態(tài)，第二電控開(kāi)關(guān)K2為常閉狀態(tài)，以便在步驟S4中，當(dāng)濾波電容C1上儲(chǔ)存的能量消耗到不足以吸合第二電控開(kāi)關(guān)K2時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)K2會(huì)自動(dòng)閉合，恢復(fù)接通狀態(tài)。
第二種控制策略則是事先在監(jiān)控裝置10中設(shè)定電壓閾值，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電壓小于該閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)K2由監(jiān)控電路10控制恢復(fù)接通狀態(tài)。
圖3b、3c示出了本實(shí)施例第一種控制策略的工作原理模塊交流輸入整流濾波后變成直流，然后再經(jīng)過(guò)變換后輸出各路工作電壓。此類(lèi)模塊為了實(shí)現(xiàn)控制電路的正常工作，會(huì)由整流后的直流變換成一路或者多路小功率電源維持控制電路工作，即圖中的輔助電源。為了電路能夠正常啟動(dòng)，K1使用常開(kāi)狀態(tài)，K2使用常閉狀態(tài)。
狀態(tài)0交流輸入在允許范圍內(nèi)，交流通過(guò)Z1、K2向高壓電容(即濾波電容C1)充電，軟啟動(dòng)完成后，K1接通，模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
狀態(tài)1交流輸入過(guò)壓時(shí)，C1上的電壓升高，如果C1上的電壓沒(méi)有超過(guò)電容的允許電壓，可以不進(jìn)行動(dòng)作；如果檢測(cè)到C1上的電壓高于電容的允許電壓，控制電路控制K1、K2斷開(kāi)，模塊電容C1上儲(chǔ)存的能量維持K2斷開(kāi)狀態(tài)，K1常開(kāi)器件不消耗能量。當(dāng)儲(chǔ)存能量消耗完或者接近消耗完，K2恢復(fù)接通狀態(tài)，模塊重新給高壓直流電容C1補(bǔ)充能量，C1上的電壓逐漸上升。如果電容C1上的電壓再次超過(guò)了允許值，則K2會(huì)再次斷開(kāi)，重復(fù)上述步驟；如果電容C1上電壓沒(méi)有超過(guò)電容允許電壓，則K2可以不斷開(kāi)；如果交流輸入的電壓下降恢復(fù)到正常允許范圍內(nèi)，K2吸合，K1延時(shí)吸合，模塊開(kāi)始正常工作。
可見(jiàn)，通過(guò)K2的打嗝方式，保護(hù)了模塊在高壓輸入下不損壞。我們注意到，K2的吸合和放開(kāi)的利用C1充放電的自然特性實(shí)現(xiàn)的。這樣，監(jiān)控電路10就可以不必監(jiān)測(cè)最低電壓的值，因?yàn)楫?dāng)電壓低到一定值時(shí)K2自動(dòng)會(huì)翻轉(zhuǎn)。
上述工作原理只是本實(shí)施例的一種控制策略而已，實(shí)際上還有其他的控制策略。比如為了不讓后級(jí)(如輔助電源等)的電壓太低，可以采用上述第二種控制策略利用監(jiān)控電路10監(jiān)測(cè)最低電壓的值，事先在監(jiān)控裝置10中設(shè)定電壓閾值，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電壓小于該閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)K2由監(jiān)控電路10控制恢復(fù)接通狀態(tài)。如圖3d所示是本控制策略的示意圖，下面將會(huì)進(jìn)一步解釋。
總結(jié)其工作原理，可以看出其過(guò)壓保護(hù)方法包括如下步驟S1、監(jiān)控電路10監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓或/和輸出電壓；S2、如果交流輸入在允許范圍內(nèi)，則控制第一、二電控開(kāi)關(guān)K1、K2的開(kāi)合狀態(tài)，使得交流通過(guò)軟啟動(dòng)電阻Z1、第二電控開(kāi)關(guān)K2向?yàn)V波電容C1充電，軟啟動(dòng)完成后，控制第一電控開(kāi)關(guān)K1接通，模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；S3、當(dāng)交流輸入過(guò)壓時(shí)，引起濾波電容C1上的電壓升高，如果監(jiān)控電路10檢測(cè)到濾波電容C1上的電壓高于事先設(shè)定的電壓閾值，則監(jiān)控電路10控制第一、二電控開(kāi)關(guān)K1、K2斷開(kāi)，并依靠濾波電容C1上儲(chǔ)存的能量維持第二電控開(kāi)關(guān)K的斷開(kāi)狀態(tài)；S4、當(dāng)濾波電容C1上儲(chǔ)存的能量消耗、其電壓降到一定閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)K2恢復(fù)接通狀態(tài)，使得交流又可以通過(guò)軟啟動(dòng)電阻Z1、第二電控開(kāi)關(guān)K2向?yàn)V波電容C1充電，濾波電容C1的電壓逐漸上升；S5、如果濾波電容C1上的電壓再次超過(guò)了允許值，則第二電控開(kāi)關(guān)K2會(huì)再次斷開(kāi)，重復(fù)上述步驟S3、S4；S6、直到交流輸入的電壓下降恢復(fù)到正常允許范圍內(nèi)，則控制第一、二電控開(kāi)關(guān)K1、K2的狀態(tài)，使模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
實(shí)施例二如圖4a所示，本例的特點(diǎn)是在K2上并聯(lián)阻抗Z2。在此例中Z2最好采用電阻。圖中的邏輯判斷電路和驅(qū)動(dòng)電路就構(gòu)成監(jiān)控電路10，下同。
改進(jìn)后電路工作方式不變，其特點(diǎn)是K2斷開(kāi)后，交流輸入通過(guò)阻抗Z1、Z2給高壓電容C1繼續(xù)補(bǔ)充能量，延長(zhǎng)了輔助電源維持時(shí)間，使K2保持?jǐn)嚅_(kāi)的時(shí)間延長(zhǎng)。這樣，Z1上的平均功耗大大降低。
Z2的阻抗為無(wú)窮大的情況下，則等同于原始方案。
實(shí)施例三如圖4b所示，與實(shí)施例二相比，又增加第三阻抗Z3，所述第三阻抗Z3串聯(lián)于第二電控開(kāi)關(guān)K2上，二者串聯(lián)后并聯(lián)于所述第二阻抗Z2。這是因?yàn)?，?dāng)Z2為電容時(shí)，需要用Z3來(lái)防止打火。
實(shí)施例四如圖5所示，本例使用雙路輔助電源，即增設(shè)第二輔助電源，其輸入端與電池相連，輸出端與監(jiān)控電路10相連。
在使用雙路輔助電源的情況下，如果電池等儲(chǔ)能裝置正常，則交流過(guò)壓時(shí)，K1、K2斷開(kāi)后，輔助電源可以持續(xù)提供維持K2斷開(kāi)的能量；交流輸入過(guò)壓時(shí)，C1上的電壓升高，如果C1上的電壓沒(méi)有超過(guò)電容的允許電壓，可以不進(jìn)行動(dòng)作；如果檢測(cè)到C1上的電壓高于電容的允許電壓，控制電路控制K1、K2斷開(kāi)，模塊電容C1上儲(chǔ)存的能量維持K2斷開(kāi)狀態(tài)，K1常開(kāi)器件不消耗能量。電池通過(guò)輔助電源變換，維持K2斷開(kāi)狀態(tài)。如果交流輸入的電壓下降恢復(fù)到正常允許范圍內(nèi)，K2吸和，K1延時(shí)吸和，模塊開(kāi)始正常工作。
如果電池不存在或者耗盡，仍然通過(guò)原始方式實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)功能。
實(shí)施例五如圖6所示，本例變換K2的位置，使Z1和K1并聯(lián)后再和Z2串聯(lián)。本電路特點(diǎn)是關(guān)斷K1后，交流通過(guò)Z1、Z2、K2整流器件給輔助電源提供能量。
實(shí)施例六
如圖7所示，本例也是變換K2的位置，但是K2位于整流電路之后。這樣整流電路不在過(guò)壓保護(hù)范圍之內(nèi)。
下面以圖8a-圖12為例說(shuō)明本發(fā)明在各種場(chǎng)合下的應(yīng)用。為簡(jiǎn)化圖形，這些圖中未畫(huà)出圖3a中的驅(qū)動(dòng)電路部分(即Q1、Q2等)，和其他一些細(xì)節(jié)部分。實(shí)際上，圖3a中的驅(qū)動(dòng)電路部分本來(lái)也是可以省略的。
圖8a是本發(fā)明應(yīng)用于有PFC的單相輸入開(kāi)關(guān)電源的示意圖。前面圖3d所示是其控制策略的示意圖。圖3d中，Vpfc為母線電容Cpfc的電壓，drv為輔助繼電器K2的驅(qū)動(dòng)線包電壓，假定當(dāng)drv電平為高時(shí)，輔助繼電器K2吸合；電平為低時(shí)，K2斷開(kāi)?？刂撇呗允?，當(dāng)輸入電壓Vin大于設(shè)定的保護(hù)電壓后，關(guān)斷開(kāi)關(guān)電源模塊的主功率電路，同時(shí)斷開(kāi)主繼電器K1。控制K2的吸合和斷開(kāi)，控制輸入電源對(duì)電源模塊的充電，使電源內(nèi)部母線Cpfc上電壓控制在一定的范圍之內(nèi)，如低于Vmin時(shí)開(kāi)通K2，輸入電源通過(guò)Rss對(duì)Cpfc充電；當(dāng)Cpfc電壓高于上限Vmax時(shí)，斷開(kāi)繼電器K2。這樣一方面保證了電源內(nèi)部母線電壓被控制在安全的范圍內(nèi)，保證開(kāi)關(guān)電源模塊內(nèi)部器件的安全；同時(shí)也保證了輔助電源的供電電壓，使輔助電源和控制電路能正常工作。
在上述繼電器的開(kāi)、閉瞬間，繼電器觸點(diǎn)可能存在電壓和電流，當(dāng)觸電電壓或電流較大時(shí)，繼電器的觸點(diǎn)會(huì)存在一定的損傷。由于輸入電壓為變化的正弦波，對(duì)于單相輸入電壓，Vin＝Vpk×sinwt(w＝100π)，因此每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，輸入電壓絕對(duì)值總存在兩個(gè)低于輸出母線電壓Vpfc的時(shí)間段。因此只要設(shè)定輔助繼電器的開(kāi)通或關(guān)斷時(shí)刻，輸入電壓低于母線電壓，由于回路中整流橋D1的單向電流導(dǎo)通特性，繼電器吸合或關(guān)斷時(shí)的電流為零，即零電流開(kāi)通和關(guān)斷。圖8b為繼電器零電壓吸合的電壓電流波形，其中Vrelay為繼電器兩端電壓波形，Irelay為繼電器電流，drv為繼電器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。繼電器在t2時(shí)刻吸合，此時(shí)由于Vin(t2)＜Vmin，整流橋D1不導(dǎo)通，因此繼電器開(kāi)通時(shí)刻電流為零。實(shí)際上繼電器觸點(diǎn)吸合有一定的延時(shí)，因此繼電器的閉合驅(qū)動(dòng)信號(hào)drv需要適當(dāng)提前，如圖8b所示，繼電器可以提前在t1時(shí)刻就給出吸合線包脈沖。圖8c為繼電器的斷開(kāi)波形，只要繼電器斷開(kāi)時(shí)刻輸入電壓低于母線電壓Vin(t)＜Vmax，即可實(shí)現(xiàn)零電流切換。同樣由于繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)有一定的延時(shí)，實(shí)際應(yīng)用中需要適當(dāng)提前斷開(kāi)脈沖。
圖9是在圖8a的基礎(chǔ)上在輔助繼電器上增加了一個(gè)旁路電容(即采用的是實(shí)施例三的情況)，該電容的作用是在輔助繼電器K2斷開(kāi)時(shí)，輸入電源可以通過(guò)Rss、C1繼續(xù)向母線電容Cpfc充電，這樣可以降低輔助繼電器吸合斷開(kāi)的頻率。但Rss、C1的選取應(yīng)滿足電源通過(guò)其的充電能量低于輔助電源的最小輸入功率，而且還需增加第三阻抗Z3，所述第三阻抗Z3串聯(lián)于第二電控開(kāi)關(guān)K2上，二者串聯(lián)后并聯(lián)于C1，防止打火。
本發(fā)明對(duì)無(wú)功率因數(shù)PFC校正的電路也有效，如圖10所示。對(duì)三相電路也同樣有效，如圖11為無(wú)PFC校準(zhǔn)的三相輸入過(guò)壓保護(hù)電路，圖12為有PFC的三相電路的保護(hù)方式。
本電路只需增加簡(jiǎn)單的硬件與控制，并且效果很好，在實(shí)際單相輸入電源模塊中，很容易做得高壓長(zhǎng)期不損壞模塊。如采用450Vdc的電容和500V的功率器件的單相模塊中，很容易達(dá)到模塊可以長(zhǎng)期承受415Vac的高壓而不損壞。
權(quán)利要求
1.一種具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，包括軟啟動(dòng)電路(1)、整流電路(2)、濾波電容(C1)、主電源(3)、輔助電源(4)和監(jiān)控電路(10)；所述軟啟動(dòng)電路(1)包括軟啟動(dòng)電阻(Z1)和位于軟啟動(dòng)電阻(Z1)并聯(lián)支路上的第一電控開(kāi)關(guān)(K1)；交流電經(jīng)軟啟動(dòng)電路(1)輸入到整流電路(2)進(jìn)行整流、濾波電容(C1)濾波后，其直流電分別輸出到主電源(3)和輔助電源(4)；輔助電源(4)為監(jiān)控電路(10)提供直流電壓，而監(jiān)控電路(10)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓或/和輸出電壓，并對(duì)軟啟動(dòng)電路(1)中的第一電控開(kāi)關(guān)(K1)進(jìn)行控制；其特征是還包括第二電控開(kāi)關(guān)(K2)，串聯(lián)在軟啟動(dòng)電阻(Z1)所在的相線上，其控制端與監(jiān)控電路(10)相連，由監(jiān)控電路(10)控制其開(kāi)或關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，其特征是所述第二電控開(kāi)關(guān)(K2)與軟啟動(dòng)電阻(Z1)串聯(lián)，該串聯(lián)支路與第一電控開(kāi)關(guān)(K1)并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，其特征是還包括第二阻抗(Z2)，并聯(lián)在第二電控開(kāi)關(guān)(K2)上。
4.如權(quán)利要求1所述的具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，其特征是還包括第二阻抗(Z2)和第三阻抗(Z3)，所述第三阻抗(Z3)串聯(lián)于第二電控開(kāi)關(guān)(K2)上，二者串聯(lián)后并聯(lián)于所述第二阻抗(Z2)。
5.如權(quán)利要求1所述的具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，其特征是還包括第二輔助電源(6)，其輸入端與電池相連，輸出端與監(jiān)控電路(10)相連。
6.如權(quán)利要求1所述的具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，其特征是所述第一、二電控開(kāi)關(guān)(K1、K2)是繼電器。
7.一種開(kāi)關(guān)電源的過(guò)壓保護(hù)方法，其特征是包括如下步驟S1、監(jiān)控電路(10)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓或/和輸出電壓；S2、如果交流輸入在允許范圍內(nèi)，則控制常開(kāi)型第一電控開(kāi)關(guān)(K1)和常閉型第二電控開(kāi)關(guān)(K2)的開(kāi)合狀態(tài)，使得交流通過(guò)軟啟動(dòng)電阻(Z1)、第二電控開(kāi)關(guān)(K2)向?yàn)V波電容(C1)充電，軟啟動(dòng)完成后，控制第一電控開(kāi)關(guān)(K1)接通，模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；S3、當(dāng)交流輸入過(guò)壓時(shí)，引起濾波電容(C1)上的電壓升高，如果監(jiān)控電路(10)檢測(cè)到濾波電容(C1)上的電壓高于事先設(shè)定的電壓閾值，則監(jiān)控電路(10)控制第一、二電控開(kāi)關(guān)(K1、K2)斷開(kāi)，并依靠濾波電容(C1)上儲(chǔ)存的能量維持第二電控開(kāi)關(guān)(K2)的斷開(kāi)狀態(tài)；S4、當(dāng)濾波電容(C1)上儲(chǔ)存的能量消耗、其電壓降到一定閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)(K2)恢復(fù)接通狀態(tài)，使得交流又可以通過(guò)軟啟動(dòng)電阻(Z1)、第二電控開(kāi)關(guān)(K2)向?yàn)V波電容(C1)充電，濾波電容(C1)的電壓逐漸上升；S5、如果濾波電容(C1)上的電壓再次超過(guò)了允許值，則第二電控開(kāi)關(guān)(K2)會(huì)再次斷開(kāi)，重復(fù)上述步驟S3、S4；S6、直到交流輸入的電壓下降恢復(fù)到正常允許范圍內(nèi)，則控制第一、二電控開(kāi)關(guān)(K1、K2)的狀態(tài)，使模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的開(kāi)關(guān)電源的過(guò)壓保護(hù)方法，其特征是事先在監(jiān)控裝置(10)中設(shè)定第二電壓閾值，以便在步驟S4中，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電壓小于該閾值時(shí)，第二電控開(kāi)關(guān)(K2)由監(jiān)控電路(10)控制恢復(fù)接通狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求7所述的開(kāi)關(guān)電源的過(guò)壓保護(hù)方法，其特征是設(shè)定第一、二電控開(kāi)關(guān)(K1、K2)的開(kāi)通或關(guān)斷時(shí)刻，使該時(shí)刻輸入電壓低于母線電壓，從而使繼電器吸合或關(guān)斷時(shí)的電流為零。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種具有過(guò)壓保護(hù)的開(kāi)關(guān)電源，包括軟啟動(dòng)電路、整流電路、濾波電容、主電源、輔助電源和監(jiān)控電路。當(dāng)輸入電壓大于設(shè)定的保護(hù)電壓后，關(guān)斷第一電控開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)電源的主功率電路被切斷。此時(shí)控制第二電控開(kāi)關(guān)的吸合和斷開(kāi)，從而控制輸入電源對(duì)電源模塊的進(jìn)行間歇式充電，使電源內(nèi)部整流電路后面的輸出電壓控制在一定的范圍之內(nèi)，如低于一定值時(shí)開(kāi)通，高于一定值時(shí)斷開(kāi)。這樣一方面保證了電源內(nèi)部母線電壓被控制在安全的范圍內(nèi)，保證開(kāi)關(guān)電源模塊內(nèi)部器件的安全；同時(shí)也保證了輔助電源的供電電壓，使輔助電源和控制電路能正常工作。
文檔編號(hào)H02H7/122GK1801564SQ20051000604
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月8日
發(fā)明者張華建, 茹永剛, 余時(shí)強(qiáng), 陳保國(guó) 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司