限流保护

定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截 流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对
止负反馈。限流保护由于其具有电流下垂特 电机换向不利，对过载能力低的电力电子器
性，故障解除后开关电源能自动恢复工作， 件来说，更是不能允许的。
因此，得到比较广泛的应用。
（2）、闭环调速系统突加给定起动的冲击电
2、需要限流保护的原因
（1）、起动的冲击电流 根据直流电动机电枢回路的平衡方程式可 知，电枢电流 Id 为：
流 采用转速负反馈的闭环调速系统突然
加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立 即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差 电压，差不多是其稳态工作值的 1+K 倍。
1
这时，由于放大器和变换器的惯性都很小， 电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动 机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。
电流截止负反馈单闭环直流调速系统 最佳理想起动过程
参考文献
[1] 陈敏迅. 近代电机调速技术[M].杭 州：浙江大学出版社，2003
[2] 阮毅，陈伯时. 双闭环调速系统的工 程设计[J].武汉：武汉理工大学出版社， 2012
[3] 彭宏才.电力电子技术[M].北京：机械 工业出版社，2010
[4] 阮毅，陈伯时. 电力拖动自动控制系 统—运动控制系统[M] 北京：机械工业出版 社，2003
（3）、堵转电流
有些生产机械的电动机可能会遇到堵
转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，
或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于
闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬
干下去，电流将远远超过允许值。如果只依 靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳
限流保护电路
闸，也会给正常工作带来不便。
4、单闭环直流调速系统的限流保
5.1、存在问题
（1）、用一个调节器综合多种信号，各参数 间相互影响 。 （2）、电流截止负反馈环节限制起动电流， 不能充分利用电动机的过载能力获得最快 的动态响应，起动时间较长。
5.2、改进措施
在电机最大电流（转矩）受限制条件下， 希望充分利用电机的允许过载能力，最好是 在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许 的最大。
（3）、电流截止负反馈环节的输入输出特性
CA 段 :电流负反馈被截止 AB 段 :电流负反馈起作用
当 输 入 信 号 IdRs-Ucom>0 时 ， 输 出 Ui=IdRs-Ucom。
当 IdRs-Ucom≤ 0 时，输出 Ui=0。
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静特性曲线如下图：
5、单闭环调速系统限流保护存在
的问题及改进措施
电流信号作为输入信号，通过一个由 D1，R1，
若引入电流负反馈，虽然电流不会过
C1 组成的峰值保持电路和由运放组成的 PI 环节得到一个误差信号，在变换器的输出电 流超过限定值的时候，该误差信号就会控制
大，但系统中如存在电流负反馈，将会使静 特性变软，影响调速精度。综合分析，加电 流截止负反馈环节可以解决这个问题。
调速系统限流保护的实施
电子信息与电气工程学院 11 电气卓越 11020312 刘闯
摘 要：限流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分。众所周知, 直流电动机全电
压起动时, 如果没有限流措施, 会产生很大的冲击电流, 这不仅对换向不利, 对过载能力 低的晶闸管来说更是不能允许的。本文主要介绍调速系统限流的原因、单闭环限流保护电路 的工作原理和限流保护的实施。
静特性与只有转速负反馈调速系统的静特
性相同，
n
K
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K
sU
* n
RId
Ce (1 K ) Ce (1 K )
当 Id>Idcr 后，引入了电流负反馈，静
特性变成：
（2）、电流截止负反馈环节的工作原理 当 Id 较小,即 IdRc≤Uo 时，则二极管
VD 截止，电流截止负反馈不起作用。 当 Id 较大，即 IdRc≥Uo 时，则二极管
那个物理量的负反馈。那么引入电流负反馈,
应该能够保持电流基本不变, 使它不超过
它只与电枢电压 Ud 和电枢电阻 Ra 有
允许值。但是这种作用只应在起动和堵转时 关。由于电枢电阻很小，所以起动电流是很
存在, 在正常运行时又得取消, 让电流自 大的。
由地随着负载增减, 这样的当电流大到一
直流电动机全电压起动时，如果没有限
n
K
p
K
sU
* n
Ce (1 K )
K p Ks Ce (1 K )
(Rs I d
Ucom )
RId Ce (1
K)
K
p
K
s
(U
* n
Ucom )
(R
K p Ks Rs )I d
Ce (1 K )
Ce (1 K )
VD 导通，电流截止负反馈起作用，ΔU 减小，
Udo 下降，Id 下降到允许最大电流。
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关键词：调速系统；限流保护；工作原理
1、引言
在调速系统中会出现电流过大问题，为 了解决这一问题，自动系统中必须有自动限 制电枢电流的环节。根据反馈控制原理, 要 维持哪一个物理量基本不变, 就应该引入
当电机起动时，由于存在机械惯性，所 以不可能立即转动起来，即 n=0，则其反电 动势 E=0。这时起动电流为：
3、一般限流保护的工作原理
护
下图图中虚线框外的电路是普通的峰 值电流方式的 PWM 控制电路，利用电流互感 器取样峰值电流。图中所示的 PWM 芯片是 ST
4.1、限电流保护的概述
直流电动机在起动、堵转或过载时会产
公司生产的 L5991。虚线框内是本文所提出 生很大的电流，会烧坏晶闸管元件和电机，
的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的 须加以限制。
为了获得近似理想的过渡过程，并克服 几个信号综合在一个调节器输入端的缺点， 最好的办法就是将主要的被调量转速与辅 助被调量电流分来加以控制，用两个调节器 分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭 环调速系统。
6、思考与总结
限流保护在调速系统中有着举足轻重 的作用，了解需要限流保护的原因和工作原 理有助于完善和改进限流保护的措施。在电 力系统中，限流保护为全自动调速调速装置 奠定了基础。
PWM 芯片的占空比，从而使输出电流保持在 限定值。由于 D2 存在，当输出电流低于限 流值时，该部分电路对占空比的控制不起作
4.2、带电流截止负反馈环节的转速负 反馈调速系统
用。
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（1）、系统组成如下：
（4）、带电流截止负反馈比例控制闭环直流
调速系统的静特性
当 Id≤Idcr 时，电流负反馈被截止，