crowbar电路定义

电子常识

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描述

  Crowbar电阻主要应用于风力发电逆变器的低电压穿越技术中。它用在风力发电机转子侧,用于旁路转子侧变流器。当电网发生低电压扰动时,防止直流母线电压过高和转子电流过大。主要工作在故障状态,阻尼定子磁链。Crowbar电阻能在瞬时把巨大能量耗散掉。

  风机低电压穿越LVRT的CROWBAR +CHOPPER电路解决方案:

  Crowbar采取不控整流桥加IGBT来构成,IGBT的使用实现了Crowbar电阻的快速切出。虽然相比于SCR构成的Crowbar增加了成本和技术难度,但为机侧无功支撑的及时开启创造了条件。围绕于此还设计了相应的阻尼滤波电路来防止正常运行中整流桥过高的尖峰电压损害IGBT器件

  Crowbar 电路

  crowbar 电路是一种过电压保护电路。这种电路的设计思想是当电源电压超过预定值时将电源短路掉,通过短路将电源电压硬生生的拉下了。这时电源通路上的保险丝等过电流保护设备起作用切断电源以防止损坏电源。从这种机制可以看出这个电路要求电源能够承受短时间的短路状态而不损坏,否则虽然保护了后端设备但却牺牲了电源设备。

  Crowbar 中文含义是撬棍,我刚看到这个词时首先联想到的是杠杆,以为这个电路用到了某种杠杆原理。不过后来发现这个电路的名字与杠杆一点关系都没有。所谓Crowbar 电路,其实意思是就好像将一个撬棍(或其他的粗的导电的棍子)扔到电源导线上将其短路掉。这个名字起得挺没文化的!

  基本 crowbar 电路

  下图给出的是一个典型的Crowbar 电路。

  电路

  当电源电压超过稳压二极管的稳压值后D1导通。当电源电压超过稳压二极管的稳压值加上可控硅的开启电压时,可控硅开启,将电源电压拉低到1-2V。直到流过可控硅的电流减小到接近0时可控硅才会关闭。 电路中的电容用来确保不会被干扰误启动。

  如果电源输出电流的能力是无限的,很快crowbar 电路就会被烧毁,因此电源输出电流必须被限制,最简单的方法就是安装保险丝或者电源本身就是限流型的。

  这个电路的一个缺点是开启电压很难精确的控制,毕竟稳压二极管的稳压电压只有固定的几种,并且稳压二极管的离散型比较大(2-5 %),还受温度影响。 可控硅的开启电压离散性也蛮大的。因此,当电源电压比较低时我们需要改进上面的电路使其控制电压更精确一些。

  精确 crowbar 电路

  下面电路的开启电压要准确的多。

  电路

  TL431 是个廉价的电压源芯片,可以输出2.5 到 36V 之间的电压。用它可以解决稳压二极管离散性大的缺点,同时电压稳定度也比稳压二极管好得多。

  三极管T2用来解决可控硅开启电压离散型大的问题。当Vbe大于0.6V时三极管导通可控硅开启。由于三极管的放大作用使得电源电压很小的变化可以产生可控硅控制端较大的电压变化。虽然三极管也受温度影响,但是整个电路开启电压的稳定度比原始的电路小得多。

  TL431 的基准电压是 2.5V,所以上面电路中TL431的输出电压是5V, crowbar 电路的开启电压在 5.6 - 6.0 V之间。这个电路可以保护5V供电的设备。

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