在逆變系統中，通過最佳化設計合閘啟動電路和軟啟動電路方案，有效地保護逆變器主開關器件，抑制逆變主變壓器的動態偏磁和飽和，降低合閘過程中的 ，從而改善系統或裝置的性能，保證系統的工作可靠性。
基本介紹
- 中文名：逆變合閘開關
- 用途：保護逆變器主開關器件
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逆變系統合閘控制和軟啟動的意義
幾乎所有的逆變系統或裝置都存在合閘和啟動的問題，具體說就是以下幾個方面：
（1 ）在合閘前，高壓直流側的濾波電容上的電壓為零，若直接合閘，輸入電壓加在很小的輸入濾波電容上，對於沒有輸入濾波電感的逆變系統或裝置，則相當於輸入短路，輸入衝擊電流很大。所以要有合閘控制電路以限制合閘輸入側的衝擊電流。
（2 ）在逆變電路啟動工作前，對直流輸出的逆變或電源變換裝置來說，輸出濾波電容上的電壓一般為零。對變頻器來說，電機負載一般是不轉的。如果按正常開關的開關工作狀態啟動逆變電路工作，就會造成過流，所以在啟動過程中，要控制開關管的導通時間，必須從零慢慢增加，這就是軟啟動電路要完成的工作。
（3 ）合閘控制和軟啟動電路的工作好壞，直接影響著逆變系統的技術指標、使用性能和工作可靠性。逆變系統或裝置合閘控制和軟啟動的意義就在於通過最佳化設計合閘控制和軟啟動方案，改善合閘和啟動幾個方面的性能和指標。
逆變系統合閘控制和軟啟動電路的設計
1、逆變系統合閘控制電路的設計
逆變系統合閘控制電路一般有如下幾種形式：
（ 1）串聯延時繼電器
輸入側用全波不可控整流電路，直流輸入線上串接電阻與延時繼電器並聯器件，合閘前，繼電器常開，合閘後，輸入電壓經過限流電阻為輸入濾波電容，充電一段時間後就認為輸入濾波電容上已經充滿電壓，延時繼電器閉合，限流電阻短接。
如圖所示，最大合閘浪涌電流為Ip=
U/Rs。
式中Rs———輸入迴路內阻的等效電阻；
U———交流電源電壓的有效值。
Rs一般為線路接導線的電阻，數值很小，在合閘瞬間儲能電容近似把電源短路，這樣大的浪涌電流不僅會引起電源開關觸點的熔接，或使輸入熔斷器熔斷，在出現浪涌電流時產生的干擾會給系統控制電路與其他相鄰的用電設備帶來妨礙；就儲能電容器而言，多次反覆地經受大電流衝擊，性能將會逐漸變化。總之，合閘浪涌電流會引起一系列可靠性方面的問題，必須設法加以抑制。限制合閘浪涌電
流的方法可在儲能電容迴路中串入電阻R （見圖 ），
加入 後的合閘電流 Ip=U/（Rs+R），適當選擇R的大小，可將Ip限制在設計允許的範圍內。限流電阻R只是在電源合閘瞬時才是必要的，一旦儲能電容充電趨於穩態，控制電路啟動，主迴路向負載提供功率時，電阻R上將產生極大的功率；因此，應該在電容充電基本結束，主迴路向電動機提供功率前將電阻 短接。
（ 2）串聯可控繼電器
輸入側採用全波不可控整流電路，直流輸入線上串接電阻與繼電器並聯，合閘前，繼電器常開，合閘後，輸入電壓經過限流電阻與輸入濾波電容充電，控制電路檢測高壓直流電壓，當輸入濾波電容上的電壓高到一定值時送控制信號，使繼電器閉合，限流電阻短接。可以控制逆變器的工作聯繫，基極驅動脈衝解除封鎖，啟動功率轉換電路。如圖所示，由於繼電器閉合時，輸入電壓與濾波電容上的電壓之間還是有一定之差，還存在拉弧現象，繼電器觸點的壽命還會受影響，所以可用可控矽代替繼電器。
（ 3）迴路串聯晶閘管
電路圖如圖所示。
圖中用延時電路來觸發晶閘管，當電源閉合之後，儲能電容通過電阻R充電。與此同時控制電路電源也加到延時電路上，由於最初電容Cy未充電，Vc=0，因此，比較器N輸出電壓為負值，電晶體V1不導通，光電耦合器V2不工作，大約經T秒後，電容器Cy充電到電壓V1，以後，比較器的輸出為正，致使V1、V2導通，晶閘管Vt被觸發導通，限流電阻R被短接。延時電路的延時時間一般取儲能電容C充電時間常數的3~5倍，此時可以認為儲能電容已充電完畢。
（ 4）串聯可控繼電器限流控制方案的改進
電路的不足之處在於控制方案不太合理，可以對其做如下改進，如圖所示。當輸入濾波電容上的電壓高到一定值時，U104A輸出變低，U104B輸出變高，在延時一段時間（ 1~2S），等輸入電壓與濾波電容上的電壓之差消除後，U104C輸出變高，控制繼電器閉合，然後再延時幾十毫秒給繼電器觸點一個機械動作時間，U104D輸出變高，控制逆變電路工作。
以上改進電路有很多優點：
（1）使繼電器觸點零電流通斷，大大提高了繼電器的工作壽命；
（2）保證繼電器閉合後，逆變電路才工作；
（3）保證在整個合閘過程中限制輸入電流，沒有衝擊。
軟啟動控制電路
逆變功率轉換電路的工作方式分兩大類：PFM和PWM方式，這兩種控制方式的基本點都是由一個可變的電平信號Vc來控制開關管導通時間的。
由以上分析我們可設計一個電路，使其在接到啟動命令後便產生一個從零慢慢上升的電平，最後達到所需要的值，這就是一種軟啟動的控制電路，如圖所示。
在各種各樣的 和雙零開關集成控制晶片中，一般都設計有軟啟動控制電路，其外圍電路非常簡單，一般在設定端對地加一隻電容即可。
通過以上的分析和探討，使我們在設計逆變系統或裝置時，能充分考慮合閘控制和軟啟動電路，通過最佳化設計合閘控制和軟啟動電路方案，對改變逆變系統或裝置的性能提供一些方案。
