[发明专利]一种启动装置、方法及供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，具体地，涉及一种用于改善电路中启动电流的启动装置、方法及供电系统。

背景技术

随着技术进步，大规模、自动化的生产方式已经成为当今工业发展的必然趋势，与此同时，生产设备的规模及运行功率也在不断增大。因此，维持供电系统及生产设备的安全性和稳定性已经成为本领域内的技术人员亟须解决的重大问题。

例如，太阳能电池的生产设备中，用于预热硅片的红外辐射加热灯管(以下简称为红外灯管)的供电系统就存在启动电流过大的问题。其原因在于，红外灯管的灯丝材料大多采用钨丝制成，经过测定，钨丝冷态的电阻率仅为工作状态时的一半左右。因此，当红外灯管自冷态启动时，电路中的瞬间启动电流将远大于其正常工作时的额定电流。而过大的启动电流会增加输电线路上的电压降，这不但会造成供电电压不足并影响到其他负载的正常工作；而且使整个供电系统中的断路器、熔断器的设计额定容量增加，从而增加设备成本；更甚者还会增大设备接线柱之间发生打火的几率，造成设备的安全隐患。

如图1所示，为目前常用的一种用于减小上述红外灯管的瞬间启动电流的电路框图，其借助串联在电源和红外灯管之间的晶闸管调功器来降低系统的瞬间启动电流。其原理是，通过逐步改变晶闸管调功器中功率管的移相角，使红外灯管两端的电压有效值逐渐上升，从而控制启动电流。

但是，晶闸管调功器的使用会给电路带来一些新的问题：首先，经过晶闸管调压后，电路中会产生波形畸变，降低功率因数并导致系统过热，进而降低设备的使用寿命；其次，晶闸管调功器会给系统造成严重的谐波污染，使电能质量下降并产生电磁兼容问题。而为了减少谐波，通常需要在晶闸管调功器的后端接入滤波器(如图1所示)，这样，不但增加设备成本，而且采用过多的额外设备还将降低整个系统的稳定性和安全性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于改善电路中启动电流的启动装置、方法以及供电系统，其在有效降低系统瞬间启动电流的同时，还能够避免谐波污染、提高系统的安全性和稳定性。

为此，本发明提供一种用于改善电路中启动电流的启动装置，其与加热元件串联，用以降低在启动加热元件时电路中的瞬间电流。该启动装置包括彼此并联的启动阻抗和启动开关，启动开关在启动加热元件时处于断开状态，使得加热元件与启动阻抗形成通路，以便启动阻抗对该通路实现分压限流，从而降低在启动加热元件时该通路中的瞬间电流；启动开关在加热元件完全启动后处于闭合状态，以将启动阻抗两端短路，使得加热元件与闭合的启动开关形成通路，从而使加热元件在额定电流下工作。

其中，启动开关包括时间继电器，其在到达加热元件完全启动时间后即动作，以将启动阻抗两端短路，从而使得加热元件与闭合的启动开关形成通路。其中，加热元件完全启动时间预先通过实验测定。

其中，启动阻抗包括电阻和/或电感和/或电容。

其中，加热元件包括n支并联和/或串联在一起的红外灯管，n为大于等于1的正整数。

其中，电阻的取值范围满足下述公式所示条件：

|VRC/n+RX|≤IN]]>

上式中，n为单相回路中红外灯管的数量，I_N为各相回路的额定电流，V为电源电压，R_C为单支红外灯管的冷态电阻，R_X为满足条件的电阻值。

其中，电感的取值范围满足下述公式所示条件：