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{{About|電源啟動的一個機制|用來啟動電動機的設備|緩衝啟動器}}
{{Refimprove|date=2020年7月}}
[[Image:Inrush Current into HVDC Capacitor.JPG|thumb|right|300px|高壓直流電容器在送電後產生的{{le|湧浪電流|inrush current}}，會降低電容器的壽命。]]

電源的'''緩啟動'''也稱為'''預充電'''（Pre-charge），常用在[[直流電]]入電的設備中，或是輸入[[交流電]]，經[[整流]]後再配合[[電解電容器]]濾波的設備。是在電源投入後，設備先維持在可以限制{{le|湧浪電流|inrush current}}的模式，在充電完成之後，再切換到一般的動作模式。

針對有大容量電容器的高電壓電氣設備，若電容器電壓很低，在電源投入瞬間會產生大電流。此電流會對系統元件產生很大的電應力，甚至會使零件受損。在一些應用中，很少會需要啟動此一機制（例如商業用電的配電）。不過在車輛的應用中，每一次發動車輛都會用到緩啟動的機制，可能一天會用到數次。緩啟動機制的目的是延長電子元件的壽命，提昇高電壓系統的可靠度。

== 背景：進入電容器中的湧浪電流==
[[电容器]]在送電瞬間會產生的{{le|湧浪電流|Inrush current}}是在送電時產生電應力的主要因素之一。若將直流電源連接到電容性負載時，電壓輸入的步階變化會讓輸入電容器充電，電容器剛開始充電時會有湧浪電流，而之後電流會以指數衰減，最後會回到穩態。若湧浪電流的最大值超過電氣元件的最大額定，就可能產生元件的電應力。
  
流進電容器的電流為<math>I = C(dV/dT)</math>：湧浪電流峰值和電容量C，以及[[電壓]]變化率(dV/dT)有關。湧浪電流會隨著電容變大而上昇，也會隨著電壓值變大而上昇。<!--第二個參數是在高壓配電系統中關注的議題：依照其特性，電壓電源會將高電壓送到輸配電系統中。-->若沒有額外對策，電容性負載在送電時會出現大的湧浪電流，因此需要瞭解此一特性，並且設法降低。

緩啟動的目的是限制電容負載在電源投人時會產生的湧浪電流。依照系統不同，此程序可能會花到數秒的時間。一般而言，高壓系統若送電時的緩啟動時間較長，對系統比較好。

<center>
{| BORDER="1" class="wikitable" style="text-align:center"
|+ 進入電容器的湧浪電流峰值隨著dV/dT增加
|-
! rowspan="2" | 11,000&nbsp;μF 電容器
! colspan="4" | 15&nbsp;A的負載，在送電時會出現的湧浪電流峰值
|-
| 1 ms
| 10 ms
| 100 ms
| 1 s
|-
! ''v'' = 28 V  
| style="background:yellow; color:black" | 310 A
| style="background:lime; color:black" | 31 A
| style="background:lime; color:black" | 3.1 A
| style="background:lime; color:black" | 0.31 A
|-
! ''v'' = 610 V
| style="background:red; color:black" | 6710 A
| style="background:red; color:black" | 671A
| style="background:yellow; color:black" | 67A
| style="background:lime; color:black" | 7A
|-
|}

{| BORDER="0" class="wikitable" style="text-align:left"
|+ 顏色
|-
|<span style="background:red; color:red">'''___'''</span> = 讓斷路器跳脫的風險很高
|-
|<span style="background:yellow; color:yellow">'''___'''</span> = 需謹慎選擇斷路器的電流額定
|-
|<span style="background:lime; color:lime">'''___'''</span> = 良好
|-
|}
</center>

考慮一個例子，將高壓的電壓源接到電子設備中，其中有內部的電源供應器，輸入端有11000 μF電容。若用28 V供電，電壓的變化時間是10ms，其湧浪電流峰值為31A，若是用610 V供電，則其湧浪電流峰值會到 670 A。因此在高壓電源接到電容負載時，需要設法限制其湧浪電流，以免造成其他電子元件的電應力。

== 緩啟動功能的定義==
[[Image:Precharge.jpg|thumb|right|500px|緩啟動使進入電容器的電壓不會突然增加,減小湧浪電流，降低電應力，延長其壽命]]
緩啟動電路的機能需求是產生一個「緩啟動」的狀態，將輸入電源的dV/dT減小，以降低峰值電流。在「緩啟動」的狀態下，分散式系統中的電感性負載需要先切斷。在緩啟動時，系統電壓會以可控的方式緩慢上昇，使啟動電流不會超過最大允許電流。當電路中的電壓接近穩態電壓時，就可以結束緩啟動狀態。緩啟動電路的正常動作，會在電路電壓到達工作電壓的90%或95%時結束緩啟動模式。

許多消費型電子產品中使用的是最簡單的湧浪電流限制電路，是直接串接負[[溫度係數]]的[[热敏电阻]]。在低溫時，热敏电阻的阻值較高，因此流過的電流較小，在溫度較高時，热敏电阻的阻值較低，因此可以允許較大的電流流過。

另一種緩啟動電路是在串接阻值較大的電阻，此電阻（稱為限流電阻、啟動電阻或是充電電阻）上並聯一個繼電器的接點。緩啟動時，繼電器的接點不導通，由電阻限制流過的電流，也間接的會使電壓變化率減緩。當緩啟動完成時，繼電器的接點導通，產生低阻抗的路徑，因此電流主要會經由繼電器流到電路中，系統也會回到正常運作的模式，允許較大的功率輸出。

許多[[功率因数|主動功因修正系統]]中也會包括緩啟動電路，也有可能是將輸入的[[整流器]]由[[二極體電橋]]改為用其他功率晶體組成的電路。

若用圖中的電路來作緩啟動電路，讓dV/dT小於600V/s，則湧浪電流可以減到7A。這對高壓直流配電系統的影響較小。

== 緩啟動的優點 ==
緩啟動的主要優點是在送電時減少電子元件所受到的應力，延長元件壽命，提昇系統的可靠度。

緩啟動還有其他的優點，若{{le|系統完整性|System integrity}}因為硬體損壞或是失效而變差，緩啟動可以減少電氣的危害。若設備有[[短路]]、[[電力系統故障|對地故障]]、或是電流可能會流到未受保護的人員或是設備，直接送電可能會造成一些不希望出現的結果。若在高電壓送電時，用緩啟動來減緩電壓上昇的速度，會使接點產生的{{le|電弧閃光|Arc flash}}減小。緩啟動也可以減緩電壓送到故障設備的速率，讓系統的診斷機能可以及時發現。因此診斷機能可以在造成進一步損害前，及時關斷相關電力。

有些情形下，未受限制的湧浪電流可能會大到使電源[[斷路器]]跳脫的程度，緩啟動可以避免這種送電造成的斷路器跳脫。

緩啟動常用在[[純電動車]]的應用中，驅動電動機的電流是由[[變頻器]]所提供，變頻器在輸入側會有較大的電容<ref>{{Cite web|url=http://liionbms.com/php/precharge.php|title=Li-Ion BMS - Precharge|website=liionbms.com|access-date=2019-03-01|archive-date=2013-05-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20130531003526/http://liionbms.com/php/precharge.php}}</ref>。這類系統一般會有接觸器（大電流的[[继电器]]），在待機狀態關閉變頻器，或是在變頻器失效的狀態關閉變頻器。若沒有緩啟動機制，在送電瞬間，接觸器導通的湧浪電流可能會產生[[电弧]]，讓接觸器的接點熔化，無法關閉。若是配合緩啟動機制，在電壓到電池電壓90%至95%時才讓接觸器導通，即可避免此一問題。

==在高壓電力系統中的應用==
*[[高壓直流輸電]] 
*[[純電動車]] 
*[[混合動力車輛]] 
*[[未来战斗系统]] 
*[[摩托化自行車]] 
*[[电动自行车]]

==相關條目==
*[[湧浪電流限制器]]

== 參考資料 ==
{{reflist}}

[[Category:電機工程]]
[[Category:电子工程]]
[[Category:輸電系統]]
[[Category:電能控制]]