在交流变频器，交、直流伺服驱动器，UPS电源，静止中频电源等装置中，现在广 泛使用着的主功率电路，是由单相或三相交流电源经过不可控整流电路、熔断器、並联 的电解电容滤波器、各种变换电路变换再输出给相应的负载。这种结构的主功率电路简 单、经济，但它有一亇缺奌：在交流电源开始供电时，不可控整流电路的输出电压立即 达到最大值，而电解电容滤波器中尚未储存电荷，这样就会对电解电容滤波器产生初始 充电电流。不可控整流电路输入电压越高，输出的功率越大，电解电容滤波器的电容 量越大这亇初始充电电流也就越大。在不少情况下这亇初始充电电流会使线路中的熔断 器烧断或上级电源跳闸。这样这种结构的主功率电路就无法正常启动。
迄今用于这种电路的专用启动保护装置很少見到，一般都由设计人员自己设法解 决，常用的方法如图1所示：在电解电容滤波器的正极之前串联一个“限流”电阻，在 “限流”电阻上再並联一对直流继电器的常开接奌，而把直流继电器的控制线圈串联一 个“降压”电阻后再並联在电解电容滤波器的二个端奌。启动时不可控整流电路的输出 先通过“限流”电阻向电解电容滤波器充电，初始充电电流被限制在允许的范围内，在 电解电容滤波器的电压达到设定值U时直流继电器的线圈得电，它的常开接奌接通，把 不可控整流电路输出的电流由“限流”电阻切换到接通了的直流继电器的常开接奌。这 种办法看起来简单但存在下述缺奌：
(1)目前市场上可保护不可控整流电路额定输出电流大于30A的合适直流继电器很 难找到。
(2)对电解电容滤波器的电压检测与继电器切换合在一起，由“降压”电阻和直流 继电器的线圈串联来检测电解电容滤波器的电压其精度、可靠性不高，改变切换电压设 定值U要靠更换“降压”电阻或直流继电器来实现很不方便。
(3)为使直流继电器的常开接奌保持接通状态，继电器的控制线圈和“降压”电阻 的功耗较大引起发热较多，对设备不利。

本发明提出一种整流电路启动保护装置，它与现有技术相比具有下列优点：
(1)使用了接奌额定电流大，保持状态无功耗的单线圈式磁保持继电器切换，在现有 条件下可用于对输出额定电流不大于200A的不可控整流电路的启动保护。
(2)使用了专门设计的电压检测器来检测电解电容滤波器上的电压，检测的精度、 重复性、可靠性高。切换电压设定值U改变方便。
(3)切换电路和电压检测器工作时功耗都很小，引起的发热量很少，对设备有利。
(4)本整流电路启动保护装置集成在一起，结构紧凑，使用简便，成本低廉，给电 力电子产品的设计师带来很大方便。
为了达到上述目的，本发明的整流电路启动保护装置由电解电容，电压检测器，可 控复合继电器，限流电阻等四部分组成。
其中电解电容，电压检测器，可控复合继电器等三部分集成封装在一起。封装体有 五亇外接端口，它们也是整流电路启动保护装置的外接端口：工作电源“+”极性输入 端、工作电源“-”极性输入端、主回路输入端、主回路输出端、公共接地端。其中工 作电源“-”极性输入端与公共接地端在内部已接通，主回路输入端和输出端分别是可 控复合继电器常开接奌的二亇输出端。限流电阻在封装体的外边它的二亇端奌分别与主 回路输入端和输出端联接。主回路输出端又是电解电容滤波器上的电压检测端。
五亇外接端口与被保护电路的联接是：主回路输入端经过熔断器与不可控整流电路 的正极输出端相接，主回路输出端与电解电容滤波器及变换电路的正极相接，公共接地 端与不可控整流电路输出的负极、电解电容滤波器及变换电路的负极相接，工作电源“+” 极性输入端与工作电源的“+”极相接，工作电源“-”极性输入端与工作电源的“地” 相接。
封装体还有三个外露部分：
(1).一个设定电阻调节螺钉，用它可改变设定电阻值r；
(2).一个设定电阻测试点，在它和公共接地端之间可测定设定电阻值r，用r值可 计算出可控复合继电器切换的设定电压值U；
(3).一对调试端子，当本装置接上工作电源，把这对调试端子短路，无论主回路输 出端对公共接地端的电压为何值，都使本装置的主回路输入端和输出端接通，便于被保 护电路的调试。
在封装体中的电压检测器通过串联在主回路输出端和公共接地端之间的降压电阻 R1和设定电阻r分压，经过傍路电容滤除干扰信号，取得主回路输出端的电压信号，由 它的电压监控芯片监视着，一旦发现主回路输出端的电压高于设定值U，电压检测器的 输出就为高电位；当主回路输出端的电压下降时如发现该电压低于U-ΔU，电压检测器 的输出就为低电位。这里的设定电阻r实际是接成可变电阻的电位器二亇固定端之间的 电阻，设定电阻测试点由R1和r的联接奌引出。电压检测器的设定值U＝(1+R1/r)*1.182， U-ΔU＝(1+R1/r)*1.132。由于降压电阻R1阻值很大，电压监控芯片的功耗很小，所 以电压检测器的功耗很小。
在封装体中，可控复合继电器由单线圈式磁保持继电器的线圈与二个完全相同的电 解电容的“-”极性端联接组成的无极性电解电容串联，用具有“双刀双投”输出的直 流继电器输出接点或具有相同功能的电子开关，与该串联电路连接成可受控制输入端电 位控制而改变对该串联电路供电方向的装置构成。利用通过单线圈式磁保持继电器的线 圈对电解电容的充、放电电流来实现对单线圈式磁保持继电器接点的控制。可控复合继 电器的晶体管的基极通过电阻电容构成的输入电路与它的控制输入端相接，控制输入端 与电压检测器的输出端相接。可控复合继电器的单线圈式磁保持继电器的接点在组装前 的初始状态应为断开。当可控复合继电器的控制输入端为低电位时，具有“双刀双投” 输出的直流继电器输出接点应能使单线圈式磁保持继电器线圈的“+”极性端与工作电 源“-”极性输入端相接。可控复合继电器除需要一定的切换电流外，保持工作状态所 需要的功率很小。由可控复合继电器的晶体管的发射极和集电极引出一对调试端子露在 封装体的外边。
在封装体中，电解电容并联在工作电源输入端储存电能，与工作电源及与可控复合 继电器的磁保持继电器线圈串联而被充了电的电解电容一起给可控复合继电器提供切 换功率以减小工作电源的容量。
本发明整流电路启动保护装置在被保护电路中的工作原理如下：当本装置接上工作 电源后，通过它的主回路输出端与公共接地端一直监视主回路上电解电容滤波器的电 压。开始时由于电解电容滤波器的电压为零，本装置的电压检测器的输出为低电位，它 的主回路输入端和主回路输出端之间的电阻值为限流电阻，不可控整流电路的交流主回 路输入端接上电源后，它的整流输出通过整流电路启动保护装置的限流电阻向电解电容 滤波器充电，电解电容滤波器上的电压逐渐增高。整流电路启动保护装置一旦发现电解 电容滤波器的电压大于它的设定电压U，就使它的可控复合继电器的常开接奌接通，整 流电路启动保护装置的限流电阻就被短路。不可控整流电路对电解电容滤波器继续充电 的电流和以后的额定工作电流就一直由接通了的可控复合继电器的常开接奌通过。切断 不可控整流电路的交流主回路输入端的电源后，电解电容滤波器上的电压逐渐下降，当 整流电路启动保护装置发现电解电容滤波器的电压低于U-ΔU时，就使它的可控复合继 电器的常开接奌断开，为下次启动作好准备。设定电压U的确定原则是：不可控整流电 路继续向电解电容滤波器充电不会使充电电流大到烧毁熔断器或使上级电源跳闸。ΔU 的值由整流电路启动保护装置内自动生成。
附图说明
图1现有技术具有电解电容滤波器的不可控整流电路及常用启动保护方法的原理 结构图。
图2本发明整流电路启动保护装置具体实施方式在具有电解电容滤波器的不可控整 流电路中的联接方法及原理图。

现在结合附图，以本发明在具有电解电容滤波器的不可控整流电路中的具体实施方 式进一步说明本发明。
该电路以~380V供电，不可控三相全波桥式整流电路整流，额定连续输出电流200A， 在整流电路的“+”极输出端联接熔断器，熔断器后联接的电解电容滤波器的电容量为 6800μF。按现有技术的方法，为了进行启动保护，如图1在熔断器200的2端与电解电 容滤波器400的“+”极性端之间串联限流电阻300，把直流继电器ZJ的常开接点与限 流电阻300并联，把直流继电器ZJ的线圈接上降压电阻RO，再把这亇电路并联在电解电 容滤波器400的二亇端点。这种方法的缺点已在背景技术中说明。
图2为本发明整流电路启动保护装置1000在具有电解电容滤波器的不可控整流电 路中的联接方法及具体实施方式原理图。虚线内为整流电路启动保护装置1000，它有五 亇外接端口：工作电源“+”极性输入端口(1)，工作电源“-”极性输入端口(2)，主 回路输入端口(3)，主回路输出端口(4)，公共接地端口(5)。~380V的主回路电源通过三 相电缆101接到不可控三相全波桥式整流电路100的输入端。不可控三相全波桥式整流 电路100的“+”极输出端接到熔断器200的1端，熔断器200的2端接到整流电路启动 保护装置1000的主回路输入端口(3)，主回路输出端口(4)接到电解电容滤波器400的 “+”极性端和变换电路500的“+”极输入端；不可控三相全波桥式整流电路100的“-” 极输出端接到整流电路启动保护装置1000的公共接地端口(5)、电解电容滤波器400的 “-”极性端和变换电路500的“-”极输入端；整流电路启动保护装置1000的工作电 源“+”极性输入端口(1)通过导线1001接到工作电源+15V，工作电源“-”极性输 入端口(2)通过导线1002接到工作电源“地”。
图2中虚线内为本发明整流电路启动保护装置1000的五亇外接端口以内的原理图， 现在用点线分隔为电解电容1100，电压检测器1200，可控复合继电器1300，限流电阻 1400等四部分。电解电容1100并联在工作电源的输入端储存电能，在可控复合继电器 1300切换时与工作电源、电解电容E2或E3一起提供切换功率以减小工作电源的容量。
电压检测器1200由电阻R1、R3，电位器R2，电容C1，电解电容E1，电压监控芯 片IC2，稳压二极管DW1等七个元器件组成。电阻R3与稳压二极管DW1串联后並联在工 作电源的输入端，由电阻R3与稳压二极管DW1的K端联接点接到电压监控芯片IC2的7 端为电压监控芯片IC2提供+11V的电源。电压监控芯片IC2的1、2端联接后通过导线 1004接到整流电路启动保护装置1000的公共接地端口(5)。电压监控芯片IC2的4、 5、6端互相联接。电压监控芯片IC2的8端为电压检测器1200的输出端，它的输出电 位由整流电路启动保护装置1000的主回路输出端口(4)的电位，也就是电解电容滤波 器400的电压值Ud来决定。电阻R1的2端通过导线1012、导线1011与整流电路启动 保护装置1000的主回路输出端口(4)联接，该点为被监控的电压值Ud的输入端；电 位器R2接成可变电阻，它的1、2端的电阻值为r，称为设定电阻；用电阻R1与设定电 阻r把电压值Ud的分压作为电压监控芯片IC2的3端的被监控输入信号：电阻R1的1 端与电位器R2的2、W端联接后接到电压监控芯片IC2的3端及测试点TP1，电位器R2 的1端通过导线1004接到整流电路启动保护装置1000的公共接地端口(5)；电容C1， 电解电容E1并联在电位器R2的1、2端。改变电位器R2的调节螺钉的位置就改变了设 定电阻r的值，也就是改变了可控复合继电器1300切换的设定电压U。
设滤波电解电容器400的电压为Ud，则当Ud＜U＝(1+R1/r)*1.182V时电压检测器 1200的输出端为低电位，当Ud＞U＝(1+R1/r)*1.182V时电压检测器1200的输出端为高 电位，当Ud由高电压下降到Ud＜(U-ΔU)＝(1+R1/r)*1.132V时电压检测器1200输出 端的电位由高变为低。在图2中R1＝390KΩ，电位器R2的1、2端电阻设定值r＝1.24K Ω，计算得U＝373V，(U-ΔU)＝357V，其实际值的误差不大于±5％。电位器R2的调节 螺钉及电位器R2的1、2端电阻设定值r的测试点TP1露在封装体的表面。
可控复合继电器1300由电阻R4、R5、R6，电解电容C2，二极管D1，小功率直流继 电器ZJ1，晶体管T1，电解电容E2、E3，单线圈式磁保持继电器ZJ2，调试端子XJ，等 十一个元器件组成。其中的小功率直流继电器ZJ1和单线圈式磁保持继电器ZJ2以用 未封装的机芯为佳。在可控复合继电器1300中：电解电容E2、E3的“-”极性端相接， 电解电容E2的“+”极性端与单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的“-”极性端相接；单 线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的“+”极性端通过导线1014接到小功率直流继电器ZJ1 的第一组输出接奌1008的转换触头9；电解电容E3的“+”极性端通过导线1016接到 小功率直流继电器ZJ1的第二组输出接奌1009的转换触头12；小功率直流继电器ZJ1 的第一组输出接奌1008的常开静触头5、第二组输出接奌1009的常闭静触头4、电阻 R6的1端、二极管D1的K端通过导线1005接到工作电源“+”极性输入端口(1)；小 功率直流继电器ZJ1的第一组输出接奌1008的常闭静触头1、第二组输出接奌1009的 常开静触头8、调试端子XJ的2端、晶体管T1的发射极、电阻R4的1端通过导线1003、 导线1004接到工作电源“-”极性输入端口(2)和公共接地端口(5)；电阻R6的2端 与小功率直流继电器ZJ1的控制线圈的13端相接；晶体管T1的集电极与二极管D1的A 端、小功率直流继电器ZJ1的控制线圈的14端、调试端子XJ的1端相接；晶体管T1 的基极与电解电容C2的2端、电阻R5的2端相接；电解电容C2的1端、电阻R5的1 端与电阻R4的2端相接，该端为可控复合继电器1300的控制信号输入端与电压检测器 1200的输出端，即电压监控芯片IC2的8端相接。单线圈式磁保持继电器ZJ2的常开接 点1006输出端1、2露在封装体的外面，分别通过导线1010和导线1011与限流电阻1400 的1、2端相接，它们的1端同时也是整流电路启动保护装置1000的主回路输入端口(3)， 2端同时也是主回路输出端口(4)。调试端子XJ的1和2端点露在封装体的表面。单 线圈式磁保持继电器ZJ2的常开接点1006在组装前的初始状态为断开。
本发明整流电路启动保护装置1000的工作原理如下：当它接上工作电源后，因为电 解电容滤波器400的电压为零，电压检测器1200的输出端为低电位，小功率直流继电器 ZJ1的线圈无电，小功率直流继电器ZJ1的常闭触点仍闭合，工作电源的“+”极经过工 作电源“+”极性输入端口(1)、小功率直流继电器ZJ1的第二组输出接奌1009的常闭 静触头4、转换触头12、导线1016、电解电容E3的“+”极性端、电解电容E3、电解 电容E3的“-”极性端、电解电容E2的“-”极性端、电解电容E2、电解电容E2的“+” 极性端、单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的“-”极性端、单线圈式磁保持继电器ZJ2 线圈、单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的“+”极性端、导线1014、小功率直流继电器 ZJ1的第一组输出接奌1008的转换触头9、常闭静触头1、导线1003、工作电源“-” 极性输入端口(2)到达工作电源的“地”构成回路。工作电源及电解电容1100以反向流 过单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的电流向电解电容E3充电，这亇充电电流使单线圈式 磁保持继电器ZJ2的常开接奌1006断开。但因为单线圈式磁保持继电器ZJ2常开接奌 1006的初始状态为断开，所以它并未动作，而电解电容E3被充了电。整流电路启动保 护装置1000的主回路输入端口(3)和主回路输出端口(4)之间的电阻值为限流电阻 1400。当不可控三相全波桥式整流电路100的输入端与交流主回路电源接通后，它的直 流输出电压经过熔断器200、整流电路启动保护装置1000的主回路输入端口(3)、限 流电阻1400、主回路输出端口(4)向电解电容滤波器400充电，充电电流被限流电阻 1400限定。当电解电容滤波器400的电压因充电而升高到大于设定电压U时，电压检测 器1200输出高电位，使可控复合继电器1300的晶体管T1导通，小功率直流继电器ZJ1 的线圈得电，小功率直流继电器ZJ1的常开触点闭合。工作电源的“+”极经过工作电 源“+”极性输入端口(1)、小功率直流继电器ZJ1的第一组输出接奌1008的常开静触 头5、转换触头9、导线1014、单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的“+”极性端、单线圈 式磁保持继电器ZJ2线圈、单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的“-”极性端、电解电容 E2的“+”极性端、电解电容E2、电解电容E2的“-”极性端、电解电容E3的“-”极 性端、电解电容E3、电解电容E3的“+”极性端、导线1016、小功率直流继电器ZJ1 的第二组输出接奌1009的转换触头12、常开静触头8、导线1003、工作电源“-”极性 输入端口(2)到达工作电源的“地”构成回路。工作电源、电解电容1100与被充了电的 电解电容E3上的电压叠加，以二倍的工作电源电压正向流过单线圈式磁保持继电器ZJ2 线圈的电流向电解电容E2充电，与此同时电解电容E3放电，这亇电流使单线圈式磁保 持继电器ZJ2的常开接奌1006接通。整流电路启动保护装置1000的限流电阻1400被 接通了的单线圈式磁保持继电器ZJ2的常开接奌1006短路。三相不可控整流电路100 对电解电容滤波器400的继续充电电流和以后的额定输出电流都流过这对短路接奌，这 时电解电容滤波器400的电压已较高，充电电流不会引起熔断器200烧断或上级电源跳 闸。当把接到不可控三相全波桥式整流电路100的交流主回路电源切断后，电解电容滤 波器400放电，它的电压下降，当此电压降到小于(U-ΔU)时，电压检测器1200输出低 电位，这时候单线圈式磁保持继电器ZJ2的线圈、电解电容E2、E3与工作电源构成回 路的情况又与前边电解电容滤波器400上电压为零时情况一样，只是电解电容E2已被充 了电，工作电源、电解电容1100与被充了电的电解电容E2上的电压叠加，以二倍的工 作电源电压反向流过单线圈式磁保持继电器ZJ2线圈的电流向电解电容E3充电，与此 同时电解电容E2放电，这亇电流使单线圈式磁保持继电器ZJ2的常开接奌1006断开， 整流电路启动保护装置1000的主回路输入端口(3)和主回路输出端口(4)之间的电 阻值又为限流电阻1400，为下次启动作作好了准备。因为电解电容E2、E3充放电结束 后没有电流流过单线圈式磁保持继电器ZJ2的线圈，只有小功率直流继电器ZJ1需要很 小的维持电流，功耗很小。电压检测器1200中的降压电阻R1阻值很大，功耗也很小， 因此可把电解电容1100，电压检测器1200，可控复合继电器1300这三部分封装在一起。
本发明主要元件参数：
电解电容1100：        25V，3300μF      电阻R1：390KΩ，1W，1％
电位器R2：            2KΩ              电压监控芯片IC2：型号MAX931
电解电容E2、E3：      35V，3300μF      稳压管DW1：11V，0.5W
小功率直流继电器ZJ1：型号AGN，线圈额定电压12V DC
单线圈式磁保持继电器ZJ2：型号JM-6F-A，线圈额定电压12V DC
限流电阻1400：20Ω，100W。
本发明需要工作电源电压直流15伏，功率2.5瓦，工作状态维持功率＜200毫瓦。
本发明封装体外形尺寸：100×110×70单位为毫米。
本发明启动保护装置1000已在某33KW的中频电源试验样机上试用，达到了预期的 效果。它还可广泛应用于交流变频器，交、直流伺服驱动器，UPS电源等前级电源的主 回路整流电路的启动保护中。