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主题:“痛说”均压电路

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“痛说”均压电路
电解电容器,因制作工艺和材料的原因,有一定的漏电流存在(有时可用并联电阻Rd来等效),请参见图1。单只应用时通常不须考虑Rd对电路的影响,但串联应用时,漏电流较小的电容比较吃亏(端电压会高于安全工作区),漏电流的大的电容反而嫌便宜(承受端电压较低),但当漏电加剧引起损坏时,两只电容便会休戚与共地一块儿“报销”。
附件 1111.jpg
图1 电解电容串联应用时漏电阻等效图
图1中,Rd1与Rd2是电容内部隐而不见的并联电阻,故以虚线画出,而其实又同时是近乎实质性的不能忽视的电阻(当电容串联应用时)。有时候,它也是阻值不够稳定的处于一定变化状态的电阻。品质好的电容,其Rd值较大,反会使自身立于险地;Rd值较小的电容,一时之间倒落得个轻松。也显而易见,这仅仅是暂时的现象,长久来看,C1与C2都有朝不保夕的担忧了。
为避免此种状况出现,在C1、C2两端并联Rj1和Rj2均压电路,Rd和Rj形成并联关系,并联电路中阻值小的元件有发言权,因而对于两个串联支路,Rj1和Rj2分压值决定了C1与C2的中点电压,而Rd对均压电路的影响近乎可以忽略不计。
附件 2222.jpg
图2 串联电容器的固定均压电路
图2电路的优点是结构简单,用料省。当Ri取值稍大,消耗电功率较小,均压效果会差一些;当Ri取值稍小,消耗电功率会大一些,均压效果会好些。如何取舍,电路设计者说了算。
电路的另一个不可避免的缺点即是,电容C1和C2随运行时间的推移,其等效Rd非稳定值,也许其变化能改善均压效果,使电容串联中点会向供电的1/2靠近,但也许Rd值的变化,会使中点电压进一步偏离已由Rj1和Rj2决定的“非理想中点”。
为使C1、C2两端电压在任何时间段内,Rd值在任何变化情况下,均能保持一个理想分压均衡状态,便有了图3的自动均压电路。
我们先将P、N端的电压命名为VPN,由电阻分压取得中点基准信号Va,此为一个理想的随VPN变化而随机变化的基准电压,无论VPN如何变化,总是Va=1/2VPN。工作过程中,Va与Vb相比较,当Va>Vb时,Q2导通程度变强,Vb↑;当Va 图3中的Q2,工作于电压跟随器的工作模式,如同一只可变电阻,其阻值随Va(VPN)、Vb二者之差的变化而变化,达到使Vb=1/2VPN的目的。
这样一来,电容C1和C2内部Rd的变化所导致的中点电压变化,会因均压电路的自动补偿而消失于无形之中。
无独有偶,施耐德ATV71型132kW变频器,也采用了成本稍高的自动均压电路,如图4所示。
附件 3333.jpg
图3 安川H1000型45kW变频器储能电容自动均压电路
施耐德ATV71型132kW变频器的电源/驱动板上(见图4左图),有一大片带散热片的MOS管,共8只,以纵队形式立身于电路板的右上侧,貌似一支“别动队”,执行的确是不一般的任务:为储能电容均压而设。
由三极管Q10、Q11构成的电压互补放大器(见图4右图),采样R183、R184两端的电压降,进而控制8只MOS管的导通程度,实现(R183、R184两端等电压降的微妙平衡调整)自动均压控制。
附件 4444.jpg
图4 施耐德ATV71型132kW变频器电容均压电路
电容均压电路的故障率是较低的,但若发生故障(电容的漏电流不均时),对电容器的打击则近乎是毁灭性的。当发生多只电容鼓顶、溅液等故障时,必须检查均压控制电路是否正常——均压电路异常之因可能正是电容损坏之果。另外,对于中、大功率变频器,储能电容器和均压电路往往分为独立的两个部分,检修完毕机器整体组装时,切勿漏装均压电路!若然,其后果也是可以想见的。
咸庆信
2020年4月28日原稿
2024年2月1日重发
最后修改:2024/2/2 20:39:53
24-02-01 09:47
记得好像发过此贴,找了几遍都没有了,在这里重发一下吧。
这是我所见到的电容均压电路的几种形式。
如果还有另外的形式,请友友们补充。
快过年了,预祝大家新年快乐!
最后修改:2024/2/1 9:51:19
24-02-01 09:49
感谢版主分享。
24-02-01 11:39
感谢分享,前一种常见,后面的比较少,学习了
24-02-01 12:55
感谢版主分享。
24-02-01 13:42
提前祝新年快乐!
24-02-01 13:46
谢谢分享 学习来了
24-02-02 13:25
给咸大师点个赞表情图文并茂,由浅入深,通俗易懂
24-02-02 14:04
群里有大师,气氛一下子就浓郁了
24-02-02 15:40
我把变频器180k两个“均压”电阻掰下来了,已经运行三年多了,还在勤勤恳恳的工作,丝毫没有想罢工意思!
24-02-02 20:00

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