Crowbar经典应用电路分析

　　什么是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。

　　crowbar电路工作原理：

　　双馈风力发电系统的结构如图1-2所示。在电网电压瞬间跌落的情况下，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引起转子绕组的过电压和过电流。如果电网出现不对称故障，在定子电压中含负序分量，而负序分量可以产生很高的滑差，则会使转子过电压与过流的现象更加严重。转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高，发电机励磁变流器的电流、有功和无功功率都会产生振荡

　　

　　Crowbar的主要作用是保护变频器，当直流母排电压高于软件限值1175DC、硬件限值1200DC时，crowbar动作，切断网侧变频器接触器-K340.4及定子接触器-K150.1，变频器菜单下Err104（crowbar触发）。Crowbar工作过程如下：

　　1. 电机侧变频器马不停蹄检测直流母线电压，当电压高于1175DC时，电机侧变频器通过光纤与crowbar通讯，此时光纤处有红光。

　　2. Crowbar接受到来自变频器的报警信号后，b点输出电压，触发-V312.4时图中箭头标识线路瞬间导通。

　　3. Crowbar通过a点检测电阻-R312.6.1的电压，线路导通后，电阻-R312.6.1产生压降，Crowbar的c点接触器动作，S与COM断开，定子接触器和网侧接触器同时断开，变频器停止工作。

　　

　　Crowbar经典电路分析：

　　基本crowbar电路

　　下图给出的是一个典型的Crowbar 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。

　　

　　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。