CN101944759B - 一种电力电子设备母线电容放电方法 - Google Patents
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Abstract
一种电力电子设备母线电容放电方法，基于如下电路结构实现，该电路结构包括控制器、滤波电路和顺序连接的网侧变流器、母线电容和机侧变流器，控制器与网侧变流器和机侧变流器控制连接，滤波电路包括PFC电感和交流电容，连接在网侧变流器侧或机侧变流器侧；放电方法包括：控制器检测系统状态，在系统停机时，向网侧变流器或机侧变流器发出驱动信号使网侧变流器或机侧变流器处于逆变状态；在母线电压下降到安全电压或以下时，停止发出驱动信号，使网侧变流器或机侧变流器结束逆变状态。本发明放电迅速，勿需设置专用放电电路，成本低，空间省，且不会因功耗发热给整机系统带来额外的热负荷，对整机散热设计更加有利，同时实施简洁方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种放电方法，更具体地说，涉及一种电力电子设备母线电容放电方法，保证电力电子设备母线电容满足放电的安规要求。
背景技术
随着工业的快速发展，大型电力电子设备在各行业的应用越来越广泛，电力电子设备的功率等级和功率密度越来越高，对电力电子设备的安规要求也越来越严格。IEC61800-5-1规定，电源切断后，电力电子设备任何残余电压高于60V的外露可导电部分，都应当在5分钟之内放电到60V或60V以下。上述安规要求必须采用相应的放电电路来满足。
对于发电设备而言，母线电容电压即为发电设备系统的电压，因此，对发电设备的母线电容进行放电，即可使发电设备满足上述安规要求。
现有大型电力电子设备的母线电容放电主要是采用在母线电容正负极之间并联功率电阻。系统停机后，母线电容上的能量通过并联的功率电阻消耗，使母线电压逐渐下降到安规规定的电压以下。
上述现有的放电电路存在如下问题：
1、功率电阻同时也连接在正负母线之间，在系统正常工作时，功率电阻损耗较大，发热严重，造成较大系统能量损失；
2、随着母线电容容量的不断增加，母线电压幅值不断提高，为了满足安规要求，功率电阻的阻值越来越小，使流经功率电阻的电流越来越大，导致系统功耗越来越大，同时，为满足电阻体积限制条件、放电时间和功耗条件，功率电阻设计变得越来越困难；
3、功率电阻成为整机系统的一个固定热源，增大了整机系统的热负荷，给整机系统的散热设计增加了负担。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种电力电子设备母线电容放电方法，克服现有技术中放电电路功率电阻带来的系统功率损失大、增加系统散热负荷和功率电阻设计困难等缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电力电子设备母线电容放电方法，基于如下电路结构实现，该电路结构包括控制器、滤波电路和顺序连接的网侧变流器、母线电容和机侧变流器，该控制器分别与该网侧变流器和机侧变流器控制连接，该滤波电路连接在所述网侧变流器侧或连接在所述机侧变流器侧，所述滤波电路包括PFC电感和交流电容；其特征在于：
当所述滤波电路连接在所述网侧变流器侧时，所述放电方法包括如下步骤：
SAl、所述控制器检测网侧变流器状态、机侧变流器状态、母线电容电压和有无开机信号，当所述控制器检测到网侧变流器和机侧变流器处于停机状态、母线电容电压大于安全电压且无开机信号时，该控制器向所述网侧变流器发出驱动信号使该网侧变流器处于逆变状态；
SA2、所述控制器检测母线电压，当该控制器检测到母线电容电压小于或等于安全电压时，该控制器停止发出所述驱动信号，使该网侧变流器结束逆变状态；
当所述滤波电路连接在所述机侧变流器侧时，所述放电方法包括如下步骤：
SBl、所述控制器检测网侧变流器状态、机侧变流器状态、母线电容电压和有无开机信号，当所述控制器检测到网侧变流器和机侧变流器处于停机状态、母线电容电压大于安全电压且无开机信号时，该控制器向所述机侧变流器发出驱动信号使该机侧变流器处于逆变状态；
SB2、所述控制器检测母线电压，当该控制器检测到母线电容电压小于或等于安全电压时，该控制器停止发出所述驱动信号，使该机侧变流器结束逆变状态。
在本发明的电力电子设备母线电容放电方法中，当所述滤波电路连接在所述网侧变流器侧时，在所述步骤SAl中，包括所述控制器记录所述网侧变流器由停止状态转变为逆变状态时刻的时间T1，在所述步骤SA2中，包括所述控制器记录所述网侧变流器由逆变状态转变为停止状态时刻的时间T2；包括步骤SA3、所述控制器计算T2-T1得到母线电容的放电时间并输出该放电时间；
或当所述滤波电路连接在所述机侧变流器侧时，在所述步骤SBl中，包括所述控制器记录所述机侧变流器由停止状态转变为逆变状态时刻的时间T3，在所述步骤SB2中，包括所述控制器记录所述机侧变流器由逆变状态转变为停止状态时刻的时间T4；包括步骤SB3、所述控制器计算T4-T3得到母线电容的放电时间并输出该放电时间。
实施本发明的电力电子设备母线电容放电方法，与现有技术比较，其有益效果是：
1.利用电力电子设备自带的滤波电路进行母线电容放电，放电可以在一分钟以内完成，放电迅速，满足IEC61800-5-1安规要求，同时电力电子设备电路不需要设置专用放电电路，成本低，空间省；
2.母线电容放电过程无功耗元件工作，不会因功耗发热给整机系统带来额外的热负荷，对整机散热设计更加有利；
3.实施仅需对系统控制器内置相应控制软件即可，简洁方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明电力电子设备母线电容放电方法实施例一中的电路图。
图2是本发明电力电子设备母线电容放电方法实施例一的流程图。
图3是本发明电力电子设备母线电容放电方法实施例二中的电路图。
图4是本发明电力电子设备母线电容放电方法实施例二的流程图。
具体实施方式
实施例一
如图1、图2所示，本发明的电力电子设备母线电容放电方法基于如下电路结构实现：电路结构包括控制器70、滤波电路10和顺序连接的网侧变流器40、母线电容50和机侧变流器60。
控制器70分别与网侧变流器40和机侧变流器60控制连接。
滤波电路10连接在网侧变流器40侧，包括PFC电感90和交流电容80，交流电容80星形连接在三相电路中(在其他实施例中，交流电容80可以三角形连接在三相电路中)，PFC电感90串接在三相电路中。
母线电容放电方法包括如下步骤：
第一步、控制器70检测网侧变流器40的状态、机侧变流器60的状态、母线电容50的电压和有无开机信号，当控制器70检测到网侧变流器40和机侧变流器60处于停机状态、母线电容50的电压大于安全电压并且未检测到开机信号时，控制器70向网侧变流器40发出驱动信号，使网侧变流器40处于逆变状态；此时，母线电容50通过网侧变流器40与滤波电路10构成回路，母线电容50的能量消耗在PFC电感90上，从而实现母线电容50的能量快速释放。
第二步、控制器70检测母线电压，当控制器70检测母线电容电压下降到安全电压(该安全电压内置在控制器70中)或安全电压以下时，控制器70停止发出对网侧变流器40的驱动信号，使网侧变流器40结束逆变状态。此时母线电容50放电过程结束。
在其它实施例中，为了方便操作人员掌握母线电容的放电时间，本发明的电力电子设备母线电容放电方法还包括：
在上述第一步中，包括控制器70记录网侧变流器40由停止状态转变为逆变状态时刻的时间T1，在上述第二步中，包括控制器70记录网侧变流器40由逆变状态转变为停止状态时刻的时间T2；包括步骤第三步、控制器70计算T2-T1得到母线电容50的放电时间并输出该放电时间。输出方式包括但不限于以语音信息方式输出、以显示信息方式输出或以携带放电时间信息的信号发送方式(如发出携带放电时间的短信等方式)输出等。
实施例二
如图3、图4所示，本发明的电力电子设备母线电容放电方法基于如下电路结构实现：电路结构包括控制器70、滤波电路10和顺序连接的网侧变流器40、母线电容50和机侧变流器60。
控制器70分别与网侧变流器40和机侧变流器60控制连接。
滤波电路10连接在机侧变流器60侧，包括PFC电感90和交流电容80，交流电容80星形连接在三相电路中(在其他实施例中，交流电容80可以三角形连接在三相电路中)，PFC电感90串接在三相电路中。
母线电容放电方法包括如下步骤：
第一步、控制器70检测网侧变流器40的状态、机侧变流器60的状态、母线电容50的电压和有无开机信号，当控制器70检测到网侧变流器40和机侧变流器60处于停机状态、母线电容50的电压大于安全电压并且未检测到开机信号时，控制器70向机侧变流器60发出驱动信号，使机侧变流器60处于逆变状态；此时，母线电容50通过机侧变流器60与滤波电路10构成回路，母线电容50的能量消耗在PFC电感90上，从而实现母线电容50的能量快速释放。
第二步、控制器70检测母线电压，当控制器70检测母线电容电压下降到安全电压(该安全电压内置在控制器70中)或安全电压以下时，控制器70停止发出对机侧变流器60的驱动信号，使机侧变流器60结束逆变状态。此时母线电容50放电过程结束。
在其它实施例中，为了方便操作人员掌握母线电容的放电时间，本发明的电力电子设备母线电容放电方法还包括：
在上述第一步中，包括控制器70记录机侧变流器60由停止状态转变为逆变状态时刻的时间T3，在上述第二步中，包括控制器70记录机侧变流器60由逆变状态转变为停止状态时刻的时间T4；包括步骤第三步、控制器70计算T4-T3得到母线电容50的放电时间并输出该放电时间。输出方式包括但不限于以语音信息方式输出、以显示信息方式输出或以携带放电时间信息的信号发送方式(如发出携带放电时间的短信等方式)输出等。
Claims (2)
1.一种电力电子设备母线电容放电方法，基于如下电路结构实现，该电路结构包括控制器、滤波电路和顺序连接的网侧变流器、母线电容和机侧变流器，该控制器分别与该网侧变流器和机侧变流器控制连接，该滤波电路连接在所述网侧变流器侧或连接在所述机侧变流器侧，所述滤波电路包括PFC电感和交流电容；其特征在于：
当所述滤波电路连接在所述网侧变流器侧时，所述放电方法包括如下步骤：
SA1、所述控制器检测网侧变流器状态、机侧变流器状态、母线电容电压和有无开机信号，当所述控制器检测到网侧变流器和机侧变流器处于停机状态、母线电容电压大于安全电压且无开机信号时，该控制器向所述网侧变流器发出驱动信号使该网侧变流器处于逆变状态；
SA2、所述控制器检测母线电压，当该控制器检测到母线电容电压小于或等于安全电压时，该控制器停止发出所述驱动信号，使该网侧变流器结束逆变状态；
当所述滤波电路连接在所述机侧变流器侧时，所述放电方法包括如下步骤：
SB1、所述控制器检测网侧变流器状态、机侧变流器状态、母线电容电压和有无开机信号，当所述控制器检测到网侧变流器和机侧变流器处于停机状态、母线电容电压大于安全电压且无开机信号时，该控制器向所述机侧变流器发出驱动信号使该机侧变流器处于逆变状态；
SB2、所述控制器检测母线电压，当该控制器检测到母线电容电压小于或等于安全电压时，该控制器停止发出所述驱动信号，使该机侧变流器结束逆变状态。
2.如权利要求1所述的电力电子设备母线电容放电方法，其特征在于，当所述滤波电路连接在所述网侧变流器侧时，在所述步骤SA1中，包括所述控制器记录所述网侧变流器由停止状态转变为逆变状态时刻的时间T1，在所述步骤SA2中，包括所述控制器记录所述网侧变流器由逆变状态转变为停止状态时刻的时间T2；包括步骤SA3、所述控制器计算T2-T1得到母线电容的放电时间并输出该放电时间；
或当所述滤波电路连接在所述机侧变流器侧时，在所述步骤SB1中，包括所述控制器记录所述机侧变流器由停止状态转变为逆变状态时刻的时间T3，在所述步骤SB2中，包括所述控制器记录所述机侧变流器由逆变状态转变为停止状态时刻的时间T4；包括步骤SB3、所述控制器计算T4-T3得到母线电容的放电时间并输出该放电时间。
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