一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置论文和设计-樊石生

全文摘要

一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，包括有供电电源、限流充电回路、延时充电开关回路、控制回路、延时启动开关回路、用电设备；通过在用电设备前端增加容量大小合适的电容，用该电容的电量启动用电器，通过延时接入电源实现减小用电器启动对电源的冲击，具有延长电源和开关触点电气寿命，减小系统干扰，提高系统稳定性和可靠性的特点。

主设计要求

1.一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，其特征在于，包括有与电源正极相连的防反接保护二极管D1；防反接保护二极管D1通过防反向放电二极管D2与电阻R1相连；电阻R1与电容C1的正极相连；电源负极分别与防反向放电二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、电容C1、电容C2的负极、二极管D4的阳极、三极管Q3的发射级、电容C3的负极、负载的负极、二极管D5的阳极、电容C4的负极、电容C5的负极相连；二极管D3的阳极接电源负极；电阻R1一端与防反向放电二极管D2的阴极相连，另一端与电容C1的正极相连；电阻R3的一端连接到防反接保护二极管D1的阴极，另一端连接到电容C2的正极；电阻R2的一端连接到电阻R3和电容C2的公共端，另一端分别与二极管D4的阴极、三极管Q3的集电极和MOS管Q1的G极相连；三级管Q3的基级通过电阻R7连接到二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接到电阻R4和电容C3的公共端；电阻R4的另外一端连接到MOS管Q1的S级，MOS管Q1的D级连接到电阻R1和电容C1的公共端；MOS管Q2的S级与MOS管Q1的S级和电阻R4的一端连接后共同与用电器的正极连接；MOS管Q2的D级与电阻R6的一端和电容C5的正极相连，MOS管Q2的G级通过电阻R5与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极连接到电源负极上；电阻R6的另一端与电容C4的正极、电阻R5与二极管D5的公共端相接；电源正极连接到电阻R6与MOS管Q2的公共端；电阻R6与MOS管Q2的公共端同时连接到防反接保护二极管D1、反向放电二极管D2、二极管D3与电阻R3的公共端。

设计方案

二极管D3的阳极接电源负极；电阻R1一端与防反向放电二极管D2的阴极相连，另一端与电容C1的正极相连；电阻R3的一端连接到防反接保护二极管D1的阴极，另一端连接到电容C2的正极；电阻R2的一端连接到电阻R3和电容C2的公共端，另一端分别与二极管D4的阴极、三极管Q3的集电极和MOS管Q1的G极相连；三级管Q3的基级通过电阻R7连接到二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接到电阻R4和电容C3的公共端；电阻R4的另外一端连接到MOS管Q1的S级，MOS管Q1的D级连接到电阻R1和电容C1的公共端；MOS管Q2的S级与MOS管Q1的S级和电阻R4的一端连接后共同与用电器的正极连接；MOS管Q2的D级与电阻R6的一端和电容C5的正极相连，MOS管Q2的G级通过电阻R5与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极连接到电源负极上；电阻R6的另一端与电容C4的正极、电阻R5与二极管D5的公共端相接；电源正极连接到电阻R6与MOS管Q2的公共端；电阻R6与MOS管Q2的公共端同时连接到防反接保护二极管D1、反向放电二极管D2、二极管D3与电阻R3的公共端。

2.根据权利要求1所述的一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，其特征在于，所述的电阻R1为电容C1的充电限流电阻。

3.根据权利要求1所述的一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，其特征在于，所述的电容C1为储能电容。

4.根据权利要求1所述的一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，其特征在于，所述的电阻R3、电容C2组成缓启动电路。

5.根据权利要求1所述的一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，其特征在于，所述的电容C3和电阻R4组成延时断开电路，目的是用电器启动过程结束以后将储能电容C1从回路中切除。

6.根据权利要求1所述的一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，其特征在于，所述的电阻R5、二极管D5、电容C4、电阻R6组成延时启动电路，MOS管Q2延迟1s，MOS管Q2导通。

设计说明书

技术领域

本发明属于机车车辆电器启动技术领域，具体涉及一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置。

背景技术

目前的机车车辆电气领域的所有电气由于工作环境、工作特点、实现的功能等的不同，电器前端都有为用电器提供电能的装置，该装置为了实现某种特定功能前端装有电能转换元件，这个电能转换元件对外呈现为容性或感性特性。所以在用电器通电的一瞬间,会对用电器的电容充电同时实现电平的转换，在这个过程中过大的启动电流，就会对提供电力的电源造成比较大的浪涌冲击。这种冲击可能会干扰其他电器的正常工作，减少电源或其他电气的寿命，导致电磁兼容不达标；同时这个冲击和干扰过程会引起系统电源跌落，引起数字系统误码，或系统重启，烧损开关器件的接触触点，也可能会引起连接器打火、发热，引发火灾。目前常用的方法是抑制大电流的冲击，这种通用方法在一些场合适用，在大多数电气回路中不适用，原因是过分抑制了冲击电流，导致某些电器启动电流过小而无法启动。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，既可减小电器的正常启动电流对电源的冲击，提高轨道车辆运行的可靠性，又可以不影响电器的启动性能，有效的降低轨道交通车辆的运营成本。该装置具有降低对电源浪涌冲击，延长电源寿命，减小系统干扰，提高系统稳定性和可靠性的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，包括有与电源正极相连的防反接保护二极管 D1；防反接保护二极管D1通过防反向放电二极管D2与电阻R1相连；电阻R1与电容C1的负极相连；电源负极分别与防反向放电二极管D2的阳极、二极管D3的阴极、电容C2的负极、二极管D4的阴极、三极管Q3的发射级、电容C3的负极、负载的负极、二极管D5的阴极、电容C4的负极、电容C5的负极相连；

二极管D3的阳极接电源负极；电阻R1一端与防反向放电二极管D2的阴极相连，另一端与电容C1的正极相连；电阻R3的一端连接到防反接保护二极管D1的阴极，另一端连接到电容C2的正极；电阻R2的一端连接到电阻R3和电容C2的公共端，另一端分别与二极管D4的阴极、三极管Q3的集电极和MOS管Q1的G极相连；三级管 Q3的基级通过电阻R7连接到二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接到电阻R4和电容C3的公共端；电阻R4的另外一端连接到MOS管 Q1的S级，MOS管Q1的D级连接到电阻R1和电容C1的公共端；MOS 管Q2的S级与MOS管Q1的S级和电阻R4的一端连接后共同与用电器的正极连接；MOS管Q2的D级与电阻R6的一端和电容C5的正极相连，MOS管Q2的G级通过电阻R5与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极连接到电源负极上；电阻R6的另一端与电容C4的正极、电阻R5与二极管D5的公共端相接；电源正极连接到电阻R6与MOS 管Q2的公共端；电阻R6与MOS管Q2的公共端同时连接到防反接保护二极管D1、反向放电二极管D2、二极管D3与电阻R3的公共端。

所述的电阻R1为电容C1的充电限流电阻。

所述的电容C1为储能电容。

所述的电阻R3、电容C2组成缓启动电路。

所述的电容C3和电阻R4组成延时断开电路，作用是负载启动过程结束以后将辅助启动电容C1从回路中延时切除。

所述的电阻R5、二极管D5、电容C4、电阻R6组成延时启动电路，MOS管Q2延迟1s，MOS管Q2导通。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明通过在用电设备前端增加电容，使用电器在接入电源启动前对用电器前端的电容限流充电，充电过程结束以后与电源一起为用电器启动提供电能，启动用电设备。由于储能电容的接入相当于与原有电源并接了电源，使用电设备启动所需要的能量就得到了补偿和分担，最终就达到了减小用电设备启动时对原有电源冲击的目的。

本发明在电源与用电器之间增加一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置，该装置可以有效地减小用电器启动时对电源的浪涌电流冲击；减小电源浪涌冲击的辅助启动装置的电气原理图如附图1，其中包括供电电源接口、限流充电回路、延时预启动电路、延时充电开关回路、延时启动开关回路、用电设备等。

应用本发明能够较为完美地解决较大功率电器启动时对机车车辆电源的浪涌冲击和干扰。

附图说明

图1为本发明的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，当该装置接入电路中时，电路中二极管D1为防反接保护二极管，D2为防止电容C1储存的能量反向放电二极管。D1的阳极接电源正极，阴极接二极管D2的阳极和二极管D3的阴极，二极管 D3的阳极接电源的负极；R1为C1充电限流电阻，电阻R1一端接二极管D2的阴极，另一端接储能电容的正极，储能电容的负极接到电源的负极；电阻R3、电容C2组成缓启动电路，电阻R3的一端连接到二极管D1的阴极，另外一端连接到电容C2的正极，电容C2的负极连接到电源负极；电阻R2一端连接到电阻R3和电容C2的公共端，另一端连接到二极管D4的阴极、三极管Q3的集电极和MOS管Q1的 G级，二极管D4的阳极连接到电源的负极，三极管Q3的发射级连接到电源的负极；三极管Q3的基级通过电阻R7连接到二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接到电阻R4和电容C3的公共端，电容C3的另外一端连接到电源负极；电阻R4的另外一端连接到MOS管Q1的S 级，MOS管Q1的D级连接到电阻R1和电容C1的公共端。MOS管Q2 的S级与MOS管Q1的S级和电阻R4的一端连接并与用电器的正极连接，MOS管Q2的D级与电阻R6和电容C5的一端相连，MOS管Q2的G级通过电阻R5与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极连接到电源负极上；电阻R6的另一端与电容C4的正极、电阻R5、二极管 D5的公共端相接，电容C4的负极连接到电源负极；电容C5的负极连接到电源负极，正极连接到电阻R6与MOS管Q2的公共端，这一端同时连接到二极管D1、二极管D2、二极管D3与电阻R3的公共端。

本发明的工作原理是：

针对不同性质的负载，通过在用电器前端增加电容，用该电容的电量启动用电器，通过延时接入电源实现减小用电器启动对电源的冲击。具体过程是：打开用电器电源后，经过大约500ms为启动用电器提供能量的电容C1限流充电，充电电压接近电源电压充电过程结束， MOS管Q1导通，电容C1存储的能量为电器启动提供所需能量，用电器开始工作。在Q1导通后大约500ms，Q2导通，主电源接入用电器启动回路，为用电器正常供电。最后延迟大约5s以后Q1断开，电容供电回路从工作回路中切除，辅助启动过程结束。

设计图

一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置论文和设计

一种减小电源浪涌冲击的辅助启动装置论文和设计-樊石生

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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