CN105915041A - 电荷泄放方法、泄放电路和换流器 - Google Patents

电荷泄放方法、泄放电路和换流器 Download PDF

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徐金辉
蒋世用
刘克勤
冯重阳
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Abstract

本发明公开一种电荷泄放方法、泄放电路和换流器。本发明泄放电路包括泄放电阻以及与所述泄放电阻串联的控制开关，其中，所述泄放电路与换流器的母线电容并联；所述泄放电阻和所述控制开关连接在所述换流器的直流母线的正极和负极之间。本发明可以实现换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控：当换流器正常工作时泄放电路不接入；当换流器停机时自动接入泄放电路，及时泄放掉直流母线上的残余电荷。在换流器正常工作时泄放电路被切出，泄放电阻不会发热，由此本发明上述实施例一方面减少了不必要的损耗，另一方面也不会使换流器内部温度升高，从而提高了系统的可靠性。

Description

电荷泄放方法、泄放电路和换流器
技术领域
本发明涉及换流器领域，特别涉及一种电荷泄放方法、泄放电路和换流器。
背景技术
现有大功率变频离心机组用换流器的主拓扑通常采用“交-直-交”结构。图1为现有大功率变频离心机组用换流器的主体结构图。如图1所示，换流器的整流模块1和逆变模块2之间通过直流母线3进行连接。交流电输入，通过整流模块1建立直流电势，在中间环节即直流母线3上接入较大的母线电容4用于储能。
换流器在工作时直流母线3上建立了较高的电压，当换流器停机时直流母线3上的残余电荷需经过泄放回路进行泄放，否则会存在安全隐患。目前所用方案是在直流母线3两端直接接入泄放电阻5实现此功能，不论是在何种状态下，只要直流母线3上有电压，泄放电阻5上就会消耗能量，造成能量浪费，且电阻发热会使换流器内部温度升高。
发明内容
鉴于以上技术问题，本发明提供了一种电荷泄放方法、泄放电路和换流器，实现了换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控。
根据本发明的一个方面，提供一种泄放电路，包括泄放电阻以及与所述泄放电阻串联的控制开关，其中：
所述泄放电路与换流器的母线电容并联；
所述泄放电阻和所述控制开关连接在所述换流器的直流母线的正极和负极之间。
在本发明的一个实施例中，控制开关，用于在换流器上电工作的情况下断开，以及在换流器掉电停机的情况下闭合。
在本发明的一个实施例中，所述控制开关为接触器的常闭触点。
在本发明的一个实施例中，所述接触器为交流接触器；交流接触器线圈的上电、掉电时序与换流器的上电、掉电时序一致。
在本发明的一个实施例中，所述接触器为直流接触器；
所述泄放电路还包括控制器，其中：
直流接触器线圈与控制器连接；
控制器，用于在换流器上电的情况下得电，并通过开关量输出使直流接触器线圈得电；以及在换流器掉电的情况下，掉电停止工作，使得直流接触器线圈掉电。
在本发明的一个实施例中，所述泄放电路还包括指示灯电路，其中：
指示灯电路与泄放电阻并联连接；
指示灯电路包括指示灯，其中：
指示灯，用于通过指示灯的亮或灭指示直流母线残余电荷的泄放情况。
在本发明的一个实施例中，所述指示灯电路还包括分压电路，其中：
分压电路与指示灯连接；
分压电路，用于将指示灯两端电压降低至不大于指示灯额定电压。
在本发明的一个实施例中，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，其中：
第一分压电阻与第二分压电阻串联连接，指示灯与第一分压电阻并联连接。
根据本发明的另一方面，提供一种换流器，包括上述任一实施例所述的泄放电路。
根据本发明的另一方面，提供一种电荷泄放方法，包括：
如果换流器处于上电工作状态，则断开与泄放电阻串联的控制开关，其中，所述控制开关和所述泄放电阻连接在换流器的直流母线的正极和负极之间；
如果换流器处于掉电停机状态，则闭合所述控制开关，以便通过所述泄放电阻对换流器直流母线残余电荷进行泄放。
在本发明的一个实施例中，若控制开关为交流接触器触点，则：
所述断开控制开关包括：如果换流器处于上电工作状态，则交流接触器线圈处于上电状态，使得交流接触器触点断开；
所述闭合控制开关包括：如果换流器处于掉电停机状态，则交流接触器线圈处于掉电状态，使得交流接触器触点闭合。
在本发明的一个实施例中，若控制开关为直流接触器触点，则：
所述断开控制开关包括：若换流器处于上电工作状态，则控制器得电；控制器得电后输出开关量使得直流接触器线圈得电；直流接触器线圈得电使得直流接触器触点断开；
所述闭合控制开关包括：若换流器处于掉电停机状态，则控制器掉电停止工作；控制器掉电停止工作使得直流接触器线圈掉电；直流接触器线圈掉电使得直流接触器触点闭合。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：在泄放电路工作的情形下，通过指示灯的亮或灭指示直流母线残余电荷的泄放情况。
本发明实现换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控：当换流器正常工作时泄放电路不接入；当换流器停机时自动接入泄放电路，及时泄放掉直流母线上的残余电荷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术一个实施例中换流器的结构示意图。
图2为本发明第一实施例中泄放电路在换流器的连接示意图。
图3为本发明第二实施例中泄放电路在换流器的连接示意图。
图4为本发明第三实施例中泄放电路在换流器的连接示意图。
图5为本发明电荷泄放方法一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
申请人发现，图1现有技术的换流器泄放电路存在如下技术问题：1、换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能不可控；2、换流器工作时泄放电阻始终接入直流母线，造成能量浪费，同时使变流器内部温升升高。
图2为本发明第一实施例中泄放电路在换流器的连接示意图。如图2所示的泄放电路包括泄放电阻61以及与泄放电阻61串联连接的控制开关62，其中：
泄放电阻61和控制开关62串联构成泄放电路。
该泄放电路与换流器的母线电容4并联。
该泄放电路连接在换流器的直流母线3的正极和负极之间。
在换流器处于上电正常工作的情况下，控制开关62断开，泄放电阻61不接入。如图2所示，在换流器处于掉电停机的情况下，控制开关62闭合，接入泄放电阻61，可以及时泄放掉直流母线上的残余电荷。
基于本发明上述实施例提供的泄放电路，可以实现换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控：当换流器正常工作时泄放电路不接入；当换流器停机时自动接入泄放电路，及时泄放掉直流母线上的残余电荷。
本发明上述实施例在换流器正常工作时泄放电路被切出，泄放电阻不会发热。由此本发明上述实施例一方面减少了不必要的损耗，另一方面也不会使换流器内部温度升高，从而提高了系统的可靠性。
在本发明的一个实施例中，控制开关62可以实现为接触器的常闭触点，其中接触器可以为交流接触器或直流接触器。接触器的常闭触点在接触器线圈不通电的情况下，处于闭合状态；在接触器线圈通电的情况下，处于断开状态。
由此，本发明上述实施例可以将接触器线圈的通电时序设置为：在换流器正常工作时，接触器线圈通电；在换流器掉电停机时，接触器线圈断电。因此，就可以实现换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控。即，可以实现为：当换流器正常工作时泄放电路不接入；当换流器停机时自动接入泄放电路，及时泄放掉直流母线上的残余电荷。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步介绍。
第一具体实施例：
在本发明第一具体实施例中，接触器具体可以采用直流接触器。泄放电路还可以包括控制器，其中：
直流接触器线圈与控制器连接，通过控制器给直流接触器线圈供电。
当换流器系统上电的情况下，控制器先得电，然后再通过开关量输出使直流接触器线圈得电，使得直流接触器常闭触点断开，切出泄放电路。
当换流器系统掉电的情况下，控制器掉电停止工作，则直流接触器线圈掉电，使得接触器常闭触点闭合，接入泄放电路，对直流母线残余电荷进行泄放。
第二具体实施例：
在本发明第二具体实施例中，接触器具体可以采用交流接触器，通过交流电给接触器线圈供电。
交流接触器线圈的上电、掉电时序与换流器的上电、掉电时序一致。
交流接触器线圈与换流器系统可以由同一交流电源供电。
当换流器系统上电的情况下，直流接触器线圈得电，使得直流接触器常闭触点断开，直流母线残余电荷泄放电路被断开。
当换流器系统掉电的情况下，直流接触器线圈掉电，使得直流接触器常闭触点闭合，接入直流母线残余电荷泄放电路，对直流母线残余电荷进行泄放。
本发明第一具体实施例(采用直流接触器的实施例)中，泄放电路在控制器得电后切出，存在短时延时，在此过程中换流器已上电启动，泄放电阻上有少量能量损失，并且直流接触器在使用时发热较明显。与第一具体实施例相比，在本发明第二具体实施例(采用交流接触器的实施例)中，泄放电路在换流器上电、停机时接入、切出无延时，无能量损失，并且交流接触器在使用时发热不明显。因此，与本发明第一具体实施例相比，本发明第二具体实施例是更优实施例。
申请人发现，图1现有技术的泄放电路还存在泄放时间、泄放程度不明确的技术问题。
图3为本发明第二实施例中泄放电路在换流器的连接示意图。图3实施例具体为换流器停机状态下泄放电路的连接示意图。与图2实施例相比，在图3所示实施例中，泄放电路还可以包括指示灯电路63，其中：
在图3所示实施例中，泄放电路由泄放电阻61、控制开关62和指示灯电路63构成。如图3所示，泄放电阻61和控制开关62串联连接；指示灯电路63与泄放电阻61并联连接。
指示灯电路63包括指示灯，其中：
指示灯，用于通过指示灯的亮或灭指示直流母线3残余电荷的泄放情况。
本发明上述实施例中，当换流器系统掉电的情况下，诸如接触器常闭触点的控制开关62闭合时，接入泄放电阻61进行直流母线残余电荷泄放；同时指示灯亮，随着母线电压的降低，指示灯逐渐变暗，直到母线电压泄放到设定的安全电压以下，指示灯熄灭。由此，调试或检修人员可以根据指示灯的亮或灭判断直流母线残余电荷是否泄放到安全电压以下，从而减小了触电危险。
在本发明的一个实施例中，指示灯电路63除了包括指示灯外，还可以包括分压电路，其中：
分压电路与指示灯连接。
分压电路，用于将指示灯两端电压降低至不大于指示灯额定电压，使指示灯能够正常工作。
图4为本发明第三实施例中泄放电路在换流器的连接示意图。图4实施例具体为换流器停机状态下泄放电路的连接示意图。与图3实施例相比，指示灯电路63可以包括指示灯631和分压电路，其中分压电路可以包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，其中：
第一分压电阻R1与第二分压电阻R2串联连接，指示灯631与第一分压电阻R1并联连接。
第一分压电阻R1与第二分压电阻R2满足如下公式：
R 1 R 1 + R 2 = U 0 U m a x
其中，U0为指示灯额定电压，Umax为换流器直流母线电压的最大值。
通过本发明上述实施例可以保证指示灯两端电压不大于指示灯额定电压U0，使指示灯能够正常工作。
本发明上述实施例在泄放电路增加指示灯，用于指示直流母线残余电荷的泄放程度。在换流器处于停机状态、泄放电路工作时，点亮指示灯，随着直流母线电压的降低，指示灯逐渐变暗至熄灭，表示母线残余电荷泄放到安全电压以下，从而解决了现有技术中泄放时间和程度不明确的技术问题。
根据本发明的另一方面，提供一种换流器，包括上述任一实施例所述的泄放电路。
在本发明的一个实施例中，该换流器可以是图2-图4中任一实施例所述的换流器。
基于本发明上述实施例提供的换流器，在原有泄放电阻两端并联接入指示灯，然后再串联接入控制开关组成泄放回路，从而实现了换流器停机时直流母线残余电荷自动泄放，并可以通过指示灯观察泄放是否完成。
图5为本发明电荷泄放方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由图2-图4任一实施例中的泄放电路执行。图5实施例的方法可以包括：
步骤501，如果换流器处于上电工作状态，则断开与泄放电阻61串联的控制开关62，其中，控制开关62和泄放电阻61连接在换流器的直流母线3的正极和负极之间。
步骤502，如果换流器处于掉电停机状态，则闭合控制开关62，以便通过泄放电阻61对换流器直流母线残余电荷进行泄放。
基于本发明上述实施例提供的电荷泄放方法，可以实现换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控：当换流器正常工作时泄放电路不接入；当换流器停机时自动接入泄放电路，及时泄放掉直流母线上的残余电荷。
本发明上述实施例在换流器正常工作时泄放电路被切出，泄放电阻不会发热。由此本发明上述实施例一方面减少了不必要的损耗，另一方面也不会使换流器内部温度升高，从而提高了系统的可靠性。
在本发明的一个实施例中，在步骤502之后，该方法还可以包括：在泄放电路工作的情形下，通过指示灯的亮或灭指示直流母线残余电荷的泄放情况。
本发明上述实施例在泄放电路增加指示灯，用于指示直流母线残余电荷的泄放程度。在泄放电路工作时点亮指示灯，随着直流母线电压的降低，指示灯逐渐变暗至熄灭，表示母线残余电荷泄放到安全电压以下，从而解决了现有技术中泄放时间和程度不明确的技术问题。由此，调试或检修人员可以根据指示灯的亮或灭判断直流母线残余电荷是否泄放到安全电压以下，从而减小了触电危险。
在本发明的一个实施例中，控制开关62可以实现为接触器的常闭触点，其中接触器可以为交流接触器或直流接触器。接触器的常闭触点在接触器线圈不通电的情况下，处于闭合状态；在接触器线圈通电的情况下，处于断开状态。
由此，本发明上述实施例可以将接触器线圈的通电时序设置为：在换流器正常工作时，接触器线圈通电；在换流器掉电停机时，接触器线圈断电。因此，就可以实现换流器停机时直流母线电压残余电荷泄放功能可控。即，可以实现为：当换流器正常工作时泄放电路不接入；当换流器停机时自动接入泄放电路，及时泄放掉直流母线上的残余电荷。
在本发明的第一具体实施例中，若控制开关62为直流接触器触点，则：
图5实施例中的步骤501可以包括：若换流器处于上电工作状态，则控制器得电；控制器得电后输出开关量使得直流接触器线圈得电；直流接触器线圈得电使得直流接触器触点断开。
图5实施例中的步骤502可以包括：若换流器处于掉电停机状态，则控制器掉电停止工作；控制器掉电停止工作使得直流接触器线圈掉电；直流接触器线圈掉电使得直流接触器触点闭合。
在本发明的第二具体实施例中，若控制开关62为交流接触器触点，则：
图5实施例中的步骤501可以包括：如果换流器处于上电工作状态，则交流接触器线圈处于上电状态，使得交流接触器触点断开。
图5实施例中的步骤502包括：如果换流器处于掉电停机状态，则交流接触器线圈处于掉电状态，使得交流接触器触点闭合。
本发明第一具体实施例(采用直流接触器的实施例)中，泄放电路在控制器得电后切出，存在短时延时，在此过程中换流器已上电启动，泄放电阻上有少量能量损失，并且直流接触器在使用时发热较明显。与第一具体实施例相比，在本发明第二具体实施例(采用交流接触器的实施例)中，泄放电路在换流器上电、停机时接入、切出无延时，无能量损失，并且交流接触器在使用时发热不明显。因此，与本发明第一具体实施例相比，本发明第二具体实施例是更优实施例。
在上面所描述的控制器可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (13)

1.一种泄放电路，其特征在于，包括泄放电阻(61)以及与所述泄放电阻(61)串联的控制开关(62)，其中：
所述泄放电路与换流器的母线电容(4)并联；
所述泄放电阻(61)和所述控制开关(62)连接在所述换流器的直流母线(3)的正极和负极之间。
2.根据权利要求1所述的泄放电路，其特征在于，
控制开关(62)，用于在换流器上电工作的情况下断开，以及在换流器掉电停机的情况下闭合。
3.根据权利要求1所述的泄放电路，其特征在于，
所述控制开关(62)为接触器的常闭触点。
4.根据权利要求3所述的泄放电路，其特征在于，
所述接触器为交流接触器；
交流接触器线圈的上电、掉电时序与换流器的上电、掉电时序一致。
5.根据权利要求3所述的泄放电路，其特征在于，
所述接触器为直流接触器；
所述泄放电路还包括控制器，其中：
直流接触器线圈与控制器连接；
控制器，用于在换流器上电的情况下得电，并通过开关量输出使直流接触器线圈得电；以及在换流器掉电的情况下，掉电停止工作，使得直流接触器线圈掉电。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的泄放电路，其特征在于，还包括指示灯电路(63)，其中：
指示灯电路(63)与泄放电阻(61)并联连接；
指示灯电路(63)包括指示灯(631)，其中：
指示灯(631)，用于通过指示灯(631)的亮或灭指示直流母线残余电荷的泄放情况。
7.根据权利要求6所述的泄放电路，其特征在于，所述指示灯电路(63)还包括分压电路，其中：
分压电路与指示灯(631)连接；
分压电路，用于将指示灯(631)两端电压降低至不大于指示灯额定电压。
8.根据权利要求7所述的泄放电路，其特征在于，所述分压电路包括第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)，其中：
第一分压电阻(R1)与第二分压电阻(R2)串联连接，指示灯(631)与第一分压电阻(R1)并联连接。
9.一种换流器，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的泄放电路。
10.一种电荷泄放方法，其特征在于，包括：
如果换流器处于上电工作状态，则断开与泄放电阻(61)串联的控制开关(62)，其中，所述控制开关(62)和所述泄放电阻(61)连接在换流器的直流母线(3)的正极和负极之间；
如果换流器处于掉电停机状态，则闭合所述控制开关(62)，以便通过所述泄放电阻(61)对换流器直流母线残余电荷进行泄放。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，若控制开关(62)为交流接触器触点，则：
所述断开控制开关(62)包括：如果换流器处于上电工作状态，则交流接触器线圈处于上电状态，使得交流接触器触点断开；
所述闭合控制开关(62)包括：如果换流器处于掉电停机状态，则交流接触器线圈处于掉电状态，使得交流接触器触点闭合。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，若控制开关(62)为直流接触器触点，则：
所述断开控制开关(62)包括：若换流器处于上电工作状态，则控制器得电；控制器得电后输出开关量使得直流接触器线圈得电；直流接触器线圈得电使得直流接触器触点断开；
所述闭合控制开关(62)包括：若换流器处于掉电停机状态，则控制器掉电停止工作；控制器掉电停止工作使得直流接触器线圈掉电；直流接触器线圈掉电使得直流接触器触点闭合。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在泄放电路工作的情形下，通过指示灯(631)的亮或灭指示直流母线残余电荷的泄放情况。
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