什么是Crowbar 電路？

　　crowbar 電路是一種過電壓保護電路。這種電路的設(shè)計思想是當電源電壓超過預定值時將電源短路掉，通過短路將電源電壓硬生生的拉下了。這時電源通路上的保險絲等過電流保護設(shè)備起作用切斷電源以防止損壞電源。從這種機制可以看出這個電路要求電源能夠承受短時間的短路狀態(tài)而不損壞，否則雖然保護了后端設(shè)備但卻犧牲了電源設(shè)備。

　　Crowbar 中文含義是撬棍，我剛看到這個詞時首先聯(lián)想到的是杠桿，以為這個電路用到了某種杠桿原理。不過后來發(fā)現(xiàn)這個電路的名字與杠桿一點關(guān)系都沒有。所謂Crowbar 電路，其實意思是就好像將一個撬棍（或其他的粗的導電的棍子）扔到電源導線上將其短路掉。

　　crowbar電路工作原理：

　　雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。在電網(wǎng)電壓瞬間跌落的情況下，定子磁鏈不能跟隨定子端電壓突變，從而會產(chǎn)生直流分量，由于積分量的減小，定子磁鏈幾乎不發(fā)生變化，而轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生較大的滑差，這樣便會引起轉(zhuǎn)子繞組的過電壓和過電流。如果電網(wǎng)出現(xiàn)不對稱故障，在定子電壓中含負序分量，而負序分量可以產(chǎn)生很高的滑差，則會使轉(zhuǎn)子過電壓與過流的現(xiàn)象更加嚴重。轉(zhuǎn)子側(cè)電流的迅速增加會導致轉(zhuǎn)子勵磁變流器直流側(cè)電壓升高，發(fā)電機勵磁變流器的電流、有功和無功功率都會產(chǎn)生振蕩

　　Crowbar的主要作用是保護變頻器，當直流母排電壓高于軟件限值1175DC、硬件限值1200DC時，crowbar動作，切斷網(wǎng)側(cè)變頻器接觸器-K340.4及定子接觸器-K150.1，變頻器菜單下Err104（crowbar觸發(fā)）。Crowbar工作過程如下：

　　1. 電機側(cè)變頻器馬不停蹄檢測直流母線電壓，當電壓高于1175DC時，電機側(cè)變頻器通過光纖與crowbar通訊，此時光纖處有紅光。

　　2. Crowbar接受到來自變頻器的報警信號后，b點輸出電壓，觸發(fā)-V312.4時圖中箭頭標識線路瞬間導通。

　　3. Crowbar通過a點檢測電阻-R312.6.1的電壓，線路導通后，電阻-R312.6.1產(chǎn)生壓降，Crowbar的c點接觸器動作，S與COM斷開，定子接觸器和網(wǎng)側(cè)接觸器同時斷開，變頻器停止工作。

　　Crowbar經(jīng)典電路分析：

　　基本crowbar電路

　　下圖給出的是一個典型的Crowbar 電路。

　　當電源電壓超過穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值后D1導通。當電源電壓超過穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值加上可控硅的開啟電壓時，可控硅開啟，將電源電壓拉低到1-2V。直到流過可控硅的電流減小到接近0時可控硅才會關(guān)閉。 電路中的電容用來確保不會被干擾誤啟動。

　　如果電源輸出電流的能力是無限的，很快crowbar 電路就會被燒毀，因此電源輸出電流必須被限制，最簡單的方法就是安裝保險絲或者電源本身就是限流型的。

　　這個電路的一個缺點是開啟電壓很難精確的控制，畢竟穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓只有固定的幾種，并且穩(wěn)壓二極管的離散型比較大（2-5 %），還受溫度影響。 可控硅的開啟電壓離散性也蠻大的。因此，當電源電壓比較低時我們需要改進上面的電路使其控制電壓更精確一些。

　　精確crowbar電路

　　下面電路的開啟電壓要準確的多。

　　TL431是個廉價的電壓源芯片，可以輸出2.5 到 36V 之間的電壓。用它可以解決穩(wěn)壓二極管離散性大的缺點，同時電壓穩(wěn)定度也比穩(wěn)壓二極管好得多。

　　三極管T2用來解決可控硅開啟電壓離散型大的問題。當Vbe大于0.6V時三極管導通可控硅開啟。由于三極管的放大作用使得電源電壓很小的變化可以產(chǎn)生可控硅控制端較大的電壓變化。雖然三極管也受溫度影響，但是整個電路開啟電壓的穩(wěn)定度比原始的電路小得多。

　　TL431的基準電壓是 2.5V，所以上面電路中TL431的輸出電壓是5V， crowbar 電路的開啟電壓在 5.6 - 6.0 V之間。這個電路可以保護5V供電的設(shè)備。