CN103199685A - 大容量变流器的输入部放电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大容量变流器的输入部放电电路，包括，接收高压直流电的高压输入端；连接在高压输入端之间的直流链路容量；在高压输入端之间与直流链路容量并联，一端连接在与高压输入端连接的正极电源线，将直流链路容量内充电的电荷进行放电的放电电阻；布置在放电电阻的另一端和连接在高压输入端的负极电源线之间，为了对上述的充电电荷进行放电，切换负极电源线之间电路路径的成立与否的切换元件。本发明在切换元件启动大容量变流器时，通过放电电阻切断直流链路容量的充电电荷的放电，降低放电电阻释放的热量以及能量，可以改善放电电阻本身的耐久性下降的问题。

Description

大容量变流器的输入部放电电路
技术领域
本发明涉及一种大容量变流器的输入部放电电路，具体而言，高压输入端直流链路容量放电所需的大容量变流器的输入部放电电路。
背景技术
燃料电池汽车、混合能源汽车或电动车而言，为了给高电输入的驱动电机供应三相交流电，如图1所示的申请号为2008年2月12日的韩国专利KR 10-0802679 B中，通常具备通过切换动作将直流电源转换成交流电源，驱动三相电机的10kW以上的大容量变流器。这种传统的大容量变流器在高压直流电输入的输入端备有直流链路容量，为了保护操作人员和驾驶人员的安全，具备有对直流链路容量进行放电的放电电阻。
传统的大容量变流器中，即使切断高压输入，变流器内部的直流链路容量依然储存有高压电，在维修和诊断时存在触电危险。
为了避免这样的风险，大容量变流器具备输入部放电电路，以便通过放电电阻消耗直流链路容量中储存的电力，在规定的时间内将电压下降到安全线以下。比如，电动车中采用的传统的大容量变流器的输入部放电电路在规定的时间大约120秒内，将直流链路容量的电压降低到60V以下。但是，传统的大容量变流器的输入部放电电路而言，放电电阻始终连接在高压电路，持续产生热量，由此造成很大的能量损失。并且，一直处于发热状态，降低了放电电阻的耐久性。并且，传统的大容量变流器在正常工作时为了减少能源消耗，需要加大放电电阻的电阻值，所以放电时间延长，放电时间延长提高了诊断和维修时的触电危险。
发明内容
本发明的目的在于提供，根据需要切断直流链路容量的放电所需的放电电阻上始终供应的高压电，改善放电电阻的释放热、能量损失以及放电电阻的耐久性降低的问题，可以采用较小电阻值的放电电阻，可以缩短放电时间的大容量变流器的输入部放电电路。
为了实现上述的目的，本发明提供一种驱动电机所需的大容量变流器的输入部放电电路。所述的大容量变流器的输入部放电电路包括，输入高压直流电的高压输入端；连接在高压输入端之间的直流链路容量；在高压输入端之间与直流链路容量并联，一端与连接在高压输入端的正极电源线连接，对直流链路容量中充电的电荷进行放电的放电电阻；布置在放电电阻的另一端和连接在高压输入端的负极电源线之间，为了防止充电电荷放电，切换负极电源线与电路路径之间开启(ON)或关闭(OFF)成立与否的切换元件。
上述放电电阻是事先规定数量的电子串联组成。
上述切换元件在当大容量变流器处于非工作状态时开启，以便电路路径成立，当大容量变流器处于工作状态时关闭，以便电路路径不成立。
上述切换元件是由P-金属氧化物半导体场效应管体现，源极端子连接在放电电阻的另一端，漏极端子连接在负极电源线，栅极端通过上拉电阻连接在大容量变流器工作时供应的直流电源，在上述大容量变流器工作时，P-金属氧化物半导体场效应管处于关闭(OFF)状态。
本发明的大容量变流器的输入部放电电路还可以包括，利用大容量变流器工作时供应的直流电源，通过外部的控制信号，控制切换元件的开启(ON)或关闭(OFF)的晶体管驱动元件。
上述晶体管驱动元件是由NPN型晶体管体现，集电极端子连接在P-金属氧化物半导体场效应管的栅极端和上拉电阻之间，发射端子连接在负极电源线，通过基极端可以输入外部的控制信号。
上述放电电阻是由芯片电阻组成，与切换元件和晶体管驱动元件一起体现在单独的PCB(Print Circuit Board)上。
本发明具有的优点在于：
如上所述，本发明借助切换元件，在大容量变流器工作时通过放电电阻切断直流链路容量的充电电荷放电，降低放电电阻造成的发热以及能量损失，改善放电电阻本身的耐久性降低的问题。
并且，本发明可以通过外部控制信号，控制切换元件的开启和关闭，在大容量变流器的动作电源持续，但是高压直流电没有输入的情况下，也可以通过放电电阻进行放电。
并且，本发明可以采用较低电阻值的放电电阻，可以缩短放电时间，在诊断和维修时可以降低触电危险。
附图说明
图1为本发明一个实施方式的大容量变流器的输入部放电电路的电路图。
图中：
1: 大容量变流器的输入部放电电路；
10: 高压输入端；
12: 正极电源线；
14: 负极电源线(接地电源线)；
20: 直流链路容量；
30: 放电电阻；
40: 切换元件(P-金属氧化物半导体场效应管)；
50: 晶体管驱动元件(NPN型晶体管)。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明实施方式的大容量变流器的输入部放电电路。
图1为本发明一个实施方式的大容量变流器输入部放电电路的电路图。如图1所示，大容量变流器的输入部放电电路1可以由高压输入端10、直流链路容量20、放电电阻20、切换元件40、晶体管驱动元件50组成。高电压直流电通过本发明实施方式的大容量变流器的输入部放电电路1传递到DC-AC 转换部(未图示)，DC-AC转换部转换的3相驱动电力传递到汽车的3相驱动电机(未图示)。
首先，高压输入端10是从电池等高压直流电源输入高压直流电的端子，分别连接到正极电源线12和负极电源线14。
直流链路容量20连接在高压输入端10之间。即如图1所示，直流链路容量20的一端与连接在高压输入端10的正极电源线12，直流链路容量20的另一端与连接在高压输入端10的负极电源线14。负极电源线14可以是接地电源线14。
如图1所示，放电电阻20在高压输入端10之间与直流链路容量20并联。尤其，放电电阻20的一端连接在正极电源线，另一端连接在后面要提到的切换元件40。即，放电电阻20通过切换元件40的开启(ON)或关闭(OFF)来决定，放电电路路径的成立与否。
如图1所示，放电电阻20可以是由相同规格的多个电阻串联组成。本实施方式中有三个放电电阻20串联 ，但是根据变流器的规格和生产状况可以有不同的变形。并且放电电阻20在PCB(Printed Circuit Board)上以芯片电阻的形态组成，与后面提到的切换元件40和晶体管驱动元件50一起被制作成单独的放电电路。
切换元件40布置在放电电阻20的另一端和与高压输入端10连接的负极电源线14之间。为了对直流链路容量20的充电电荷进行放电，切换负极电源线14之间电路路径的成立与否。即切换元件40在当大容量变流器处于非工作状态时，切换到开启(ON)状态以便放电电路成立，当大容量变流器处于非工作状态时，切换到关闭(OFF)状态以便放电电路路径不成立。
比如如图1所示，切换元件40可以由P-金属氧化物半导体场效应管40组成。 P-金属氧化物半导体场效应管40而言，源极端子连接在放电电阻20的另一端，漏极端子连接在负极电源线14，栅极端通过上拉电阻连接在本实施方式中给大容量变流器供电的直流电源。即，P-金属氧化物半导体场效应管40在给大容量变流器供电的直流电源连接到栅极端时，切换到关闭(OFF)状态， 放电电阻20和负极电源线14之间开放，对直流链路容量20的充电电荷进行放电的电路路径不成立。
另外，P-金属氧化物半导体场效应管40在大容量变流器不工作，栅极端上没有连接直流电源时切换到关闭(OFF)状态，放电电阻20和负极电源线14之间开放，直流链路容量20充电电荷的放电电路路径不成立。
如上所述，本发明具体实施方式的大容量变流器的输入部放电电路1在车载大容量变流器正常工作时，放电电阻20和负极电源线14之间开放。车载大容量变流器正常工作时，放电电阻20和负极电源线14之间相连，在必要时进行选择性的放电，降低放电电阻20的不必要的工作。 由此，不仅可以降低放电电阻20消耗的能量和发热，还可以延长放电电阻20本身的耐久年限。并且，本发明具体实施方式的大容量变流器的输入部放电电路1采用比原来更小电阻值的放电电阻20，缩短放电时间，提高汽车的安全性。
晶体管驱动元件50利用大容量变流器工作时供应的直流电源(5V)，控制外部的控制信号控制切换元件40的开启(ON)或关闭(OFF)。具体而言，如图1所示，晶体管驱动元件50可以由NPN型晶体管50组成。NPN型晶体管50而言，集电极端子连接到切换元件40的栅极端和上拉电阻之间，发射端子连接到负极电源线14，通过基极端输入外部的控制信号。
比如，通过基极端输入的外部控制信号包括放电控制指令时，NPN型晶体管50被开启(ON)，切换元件40处于开启(ON)状态，由此放电电阻20可以进行放电。在这里，外部控制信号可以是控制车载驱动电机的电机控制单元(MCU)传送的。即，对本发明具体实施方式的大容量变流器的输入部放电电路1而言，在大容量变流器工作所需的直流电源(5V)通电的状况下，也可以根据需要将放电所需的外部控制信号发送到晶体管驱动元件50，完成放电电阻20的放电。
如上所述，对本发明具体实施方式的大容量变流器的输入部放电电路1而言，可以根据外部控制信号控制切换元件40的开启和关闭，在大容量变流器工作所需的控制电源通电的状况下，在高压输入端10没有高压直流电时，通过放电电阻20对直流链路容量20的充电电荷进行放电。

Claims (7)

1.一种大容量变流器的输入部放电电路，为驱动电机所需的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，包括， 
接收高压直流电的高压输入端;
连接在高压输入端之间的直流链路容量;
连接在高压输入端之间，与直流链路容量并联，一端与连接高压输入端的正极电源线连接，对直流链路容量上充电的电荷进行放电的放电电阻；
布置在上述放电电阻的另一端和连接高压输入端另一端的负极电源线之间，为了对充电电荷进行放电，切换负极电源线之间电路路径的开或关成立与否的切换元件。
2.根据权利要求1所述的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，
所述放电电阻是由事先规定数量的电阻串联形成的。
3.根据权利要求1所述的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，
所述切换元件在大容量变流器非工作时处于开启状态，当大容量变流器工作时处于关闭状态。
4.根据权利要求3所述的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，
所述切换元件由P-金属氧化物半导体场效应管构成，源极端子连接在放电电阻的另一端，漏极端子连接在负极电源线，栅极端通过上拉电阻连接在大容量变流器启动时供电的直流电源，所述大容量变流器工作时，上述P-金属氧化物半导体场效应管关闭。
5.根据权利要求4所述的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，还包括，
利用所述大容量变流器工作时供应的直流电源，通过外部的控制信号，控制上述切换元件的开启或关闭的晶体管驱动元件。
6.根据权利要求5所述的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，
所述晶体管驱动元件由NPN型晶体管构成，集电极端子连接在P-金属氧化物半导体场效应管的电路门端和上拉电阻之间，发射端子连接在负极电源线，所述的外部的控制信号通过基极端输入。
7.根据权利要求1所述的大容量变流器的输入部放电电路，其特征在于，
所述放电电阻为芯片电阻，与切换元件和晶体管驱动元件一起设置在单独的PCB上。
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