CN106300940A - 放电控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种放电控制装置，包括放电模组以及时间控制模组。放电模组耦接于第一电压端与一第二电压端之间，且放电模组包括控制端。放电模组于控制端接收放电启动信号时，将第一电压端导通至第二电压端，以及于控制端接收放电终止信号时，停止将第一电压端导通至第二电压端。时间控制模组则耦接放电模组的控制端，用以侦测关机信号，并于侦测到关机信号后计算持续时间，当持续时间超过时间门槛值，产生放电终止信号。

Description

放电控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种放电控制装置，特别是一种具有时间控制的放电控制装置。

背景技术

一般来说，电力电子转换系统中均包括一些电容性的元件，这些电容性的元件产生的系统储能电容，在系统关机后仍储存相当的电能。为了系统安全与维护，多会设计相关的放电程序，以便在系统关机后，对储存电能进行放电。举例来说，可利用残余电容能量，启动放电电路，将电容能量释放至其已无法持续驱动放电电路进行放电程序。

然而，在实际运作中，有可能因为各种原因，导致系统放电程序的异常动作，对系统产生伤害。因此，如何提升放电程序的可靠度，以对电力电子转换系统提供更完善的保护机制，则为研发人员应解决的问题之一。

发明内容

本发明在于提供一种放电控制装置，藉以解决先前技术所存在系统因放电程序的异常动作导致持续放电所造成的问题，以提升放电控制程序的可靠度。

本发明所揭露的放电控制装置，包括放电模组以及时间控制模组。放电模组耦接于第一电压端与一第二电压端之间，且放电模组包括控制端。放电模组于控制端接收放电启动信号时，将第一电压端导通至第二电压端，并于控制端接收放电终止信号时，停止将第一电压端导通至第二电压端。时间控制模组用以侦测关机信号，其耦接于放电模组的控制端，并于侦测到关机信号后计算持续时间，当持续时间超过时间门槛值时，产生放电终止信号。

本发明所揭露的放电控制方法，适用于放电控制装置。放电控制装置包括放电模组与时间控制模组，放电模组耦接于第一电压端与第二电压端之间。放电模组包括控制端，时间控制模组则耦接放电模组的控制端。于所述放电控制方法中，首先放电模组判断控制端是否接收放电启动信号或放电终止信号。接着，当控制端接收到放电启动信号时，放电模组将第一电压端导通至第二电压端。接着，当控制端接收到放电终止信号时，放电模组停止将第一电压端导通至第二电压端。再者，时间控制模组负责侦测关机信号，并于侦测到关机信号后计算一持续时间。以及，当该持续时间超过时间门槛值，产生放电终止信号。

依据上述本发明所揭露的放电控制装置及方法，当放电模组启动放电程序后，时间控制模组启动计时程序，待计时程序终止时，会强迫放电模组终止放电程序。藉此，可防止放电程序的异常动作对系统造成的伤害，以提供更完善的保护机制。

以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的放电控制装置的框架图。

图2为依据本发明另一实施例的放电控制装置的框架图。

图3为依据本发明一实施例的放电控制装置的电路示意图。

图4为依据本发明另一实施例的具有过温保护的放电控制装置的框架图。

图5为依据本发明一实施例的放电控制方法的流程图。

符号说明：

1、2、3、4 放电控制装置

10、20、30、40 放电模组

12、22、32、42 第一电压端

14、24、34、44 第二电压端

16、26、36、46 时间控制模组

100、200、300、400 控制端

28、38、48 启动模组

260、360 计时单元

262、362 控制单元

264、364、464 第二输出端

280、380、480 第一输出端

M₃₁ 金氧半场效电晶体

OC₃₁、OC₃₂ 光耦合元件

D₃₁ 二极体

R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄ 电阻

SW₄₁ 热敏开关

具体实施方式

请参照图1，为本发明一实施例的放电控制装置的框架图。如图1所示，放电控制装置1包括放电模组10、第一电压端12、第二电压端14及时间控制模组16。放电模组10耦接于第一电压端12与第二电压端14之间。放电模组10包括控制端100，时间控制模组16则耦接放电模组10的控制端100。

一般来说，放电模组10包括一具有开关的释能单元，当系统中储存的残余电能累积在第一电压端与第二电压端之间时，放电模组可以控制开关以利用第一电压端、释能元件与第二电压端所建立的放电路径，将残余电能释放。以本实施例来说，系统关机后，当放电模组10于控制端100接收到放电启动信号时，放电模组10将第一电压端12导通至第二电压端14，以便对系统中的储能电容进行放电。为了防止系统的不正常动作导致储能电容放电持续过久，造成系统损坏，时间控制模组16对系统关机后产生的关机信号进行侦测，并于侦测到关机信号后计算持续时间。当持续时间超过时间门槛值，时间控制模组16会产生放电终止信号。进而，当放电模组10的控制端100接收到放电终止信号时，放电模组10停止将第一电压端12导通至第二电压端14，以便终止储能电容的放电程序。

于实务上，时间门槛值通常大于系统放电所需的时间，以便让系统储能电容能完全地将电量释放，但是又不会因系统异常导致电容放电过久，造成系统损坏。由于系统放电所需时间与系统储能电容等效电容值及放电电阻值乘积值(即所谓的时间常数)相关，除了可透过对放电程序进行实际量测以取得系统放电所需的时间，亦可对系统内储能元件产生的等效电容值进行估算，并配合选取的放电电阻的电阻值，计算出系统放电所需的时间，以决定时间门槛值。

请参照图2，为本发明另一实施例的放电控制装置的框架图。如图2所示，放电控制装置2包括放电模组20、第一电压端22、第二电压端24、时间控制模组26及启动模组28。其中，放电模组20耦接于第一电压端22与第二电压端24之间，放电模组20包括控制端200，启动模组28则包括第一输出端280。启动模组28透过第一输出端280耦接放电模组20的控制端200。时间控制模组26则包括计时单元260、控制单元262及第二输出端264。其中，控制单元262与计时单元260耦接，第二输出端264则耦接放电模组20的控制端200。

请继续参照图2，在系统关机之前，启动模组28将第一输出端280导通至第二电压端24，代表此时放电模组20于控制端200并未接收到放电启动信号时，因此放电模组20并不会将第一电压端22导通至第二电压端24。当启动模组28接收到系统关机后产生的关机信号时，启动模组28会停止将第一输出端280导通至第二电压端24，以产生放电启动信号。当放电模组20于控制端200接收到放电启动信号时，放电模组20将第一电压端22导通至第二电压端24，以便对系统中的储能电容进行放电。为了防止系统的不正常动作导致储能电容放电过久，造成系统损坏，时间控制模组26的计时单元260对系统关机后产生的关机信号进行侦测，计时单元260并于侦测到关机信号后计算持续时间。当持续时间超过时间门槛值，时间控制模组26的控制单元262将第二输出端264导通至第二电压端24，产生放电终止信号。当放电模组20的控制端200接收到放电终止信号时，放电模组20停止将第一电压端22导通至第二电压端24，以便终止对系统中的储能电容的放电程序。

请参照图3，为本发明一实施例的放电控制装置的电路示意图。如图3所示，放电控制装置3包括放电模组30、第一电压端32、第二电压端34、时间控制模组36及启动模组38。更进一步来说，放电模组30包括金氧半场效电晶体M₃₁、二极体D₃₁、电阻R₃₁及控制端300。时间控制模组36包括计时单元360、控制单元362及第二输出端364，其中控制单元362包括光耦合元件OC₃₁。启动模组38则包括光耦合元件OC₃₂、电阻R₃₂、电阻R₃₃、电阻R₃₄及第一输出端380。

以下描述各元件的连接关系。金氧半场效电晶体M₃₁的汲极耦接于第一电压端32，金氧半场效电晶体M₃₁的源极透过电阻R₃₁耦接于第二电压端34。二极体D₃₁的阳极耦接于金氧半场效电晶体M₃₁的源极，二极体D₃₁的阴极则耦接于金氧半场效电晶体M₃₁的汲极。金氧半场效电晶体M₃₁的闸极为控制端300，与光耦合元件OC₃₁接收部的一端(即时间控制模组36的第二输出端364)耦接。光耦合元件OC₃₁接收部的另一端则耦接至第二电压端34。计时单元360与光耦合元件OC₃₁发射部的一端耦接，光耦合元件OC₃₁发射部的另一端则耦接至第二电压端34。电阻R₃₃的一端耦接至第一电压端32，另一端透过电阻R₃₄耦接至第二电压端34，电阻R₃₃与电阻R₃₄的接点则与第一输出端380及放电模组30的控制端300耦接。光耦合元件OC₃₂接收部的即为第一输出端380，光耦合元件OC₃₂接收部的另一端耦接至第二电压端34。光耦合元件OC₃₂发射部的一端耦接R₃₂以接收关机信号，光耦合元件OC₃₂发射部的另一端则耦接至第二电压端34。

请继续参照图3，在系统关机之前，光耦合元件OC₃₂处于导通状态，将第一输出端380导通至第二电压端34。由于，金氧半场效电晶体M₃₁的闸极(控制端300)藉由第一输出端380被导通至第二电压端34，放电模组30不会执行放电程序。当系统关机后，光耦合元件OC₃₂受到关机信号的触发而从导通变为断路，使得第一输出端380不再被导通至第二电压端34。金氧半场效电晶体M₃₁的闸极(控制端300)即藉由电阻R₃₃与电阻R₃₄串联所形成的分压产生的放电启动信号，导通金氧半场效电晶体M₃₁，并透过电阻R₃₁，开始对系统中的储能电容进行放电。同时，计时单元360受到关机信号的触发后启动计时器，以计算持续时间。当持续时间超过预设的时间门槛值，计时单元360产生指示信号。控制单元362于收到指示信号时，导通光耦合元件OC₃₁，将第二输出端364导通至第二电压端34，以产生放电终止信号。金氧半场效电晶体M₃₁的闸极(控制端300)在接收到放电终止信号后，金氧半场效电晶体M₃₁即转变为不导通的状态，从而终止放电程序。本实施例以光耦合元件OC₃₁及光耦合元件OC₃₂做为隔离元件，惟当然不以此为限，于所属技术领域具有通常知识者，可选取电容式隔离器或磁隔离器等其他不同的隔离技术，配合适当的电路设计，以实现放电控制装置。

请参照图4，为本发明另一实施例的具有过温保护的放电控制装置的框架图。如图4所示，放电控制装置4包括放电模组40、第一电压端42、第二电压端44、时间控制模组46、启动模组48及热敏开关SW41。放电模组40耦接于第一电压端42与第二电压端44之间。放电模组40包括控制端400，启动模组包括第一输出端480，时间控制模组46包括第二输出端464。启动模组的第一输出端480与时间控制模组46的第二输出端464均耦接热敏开关SW₄₁的一端，热敏开关SW₄₁的另一端则耦接控制端400。当系统启动放电程序后，若系统温度正常，则热敏开关侦测到的系统温度低于或等于预设的温度门槛，此时热敏开关SW₄₁为导通状态，放电模组40和时间控制模组46的运作与图2所述的实施例相同，在此不再赘述。然而，在放电程序中若系统温度过高，热敏开关SW₄₁会侦测到高于温度门槛的温度。此时热敏开关SW₄₁会转变为断路状态，以强迫放电模组40终止其放电程序。如此可避免放电程序中因为放电功能的失序，例如放电电流过大，造成系统因温度过高而毁损。总而言之，藉由时间保护机制与过温保护机制的双重把关，可进一步提升放电程序的可靠度。

请参照图5，为本发明一实施例的放电控制方法的流程图，并配合参照图2。首先，于步骤S50中，在系统关机后，放电模组20判断控制端200是否接收放电启动信号或放电终止信号。接着，如步骤S52，当控制端200接收到放电启动信号时，放电模组20将第一电压端22导通至该第二电压端24，以便对系统中的储能电容进行放电。又如步骤S54，当控制端200接收到放电终止信号时，放电模组20停止将第一电压端22导通至该第二电压端24，以便终止对系统中的储能电容的放电程序。再者，如步骤S56及步骤S58所示，为了防止系统的不正常动作导致储能电容放电持续，造成系统损坏，时间控制模组26负责侦测关机信号，并于侦测到该关机信号后计算持续时间，当该持续时间超过时间门槛值，产生放电终止信号，以强迫终止对系统中的储能电容的放电程序。

在本发明另一实施例的放电控制方法中，除了上述的步骤之外，启动模组28会在接收到关机信号时，停止将第一输出端280导通至该第二电压端24，以产生放电启动信号。再者，针对时间控制模组26的运作，当时间控制模组26侦测到关机信号后，计时单元260会启动一计时器，以计算持续时间，当持续时间超过时间门槛值，时间控制模组26会将控制单元262的第二输出端264导通至第二电压端24，以产生放电终止信号。参照图4，在本发明另一实施例的放电控制方法中，为避免放电程序中因为放电功能的失序，例如放电电流过大，造成系统因温度过高而毁损，热敏开关SW41会侦测系统温度，当温度超过一温度门槛值时，热敏开关SW41不导通，将第一输出端480与控制端400断路，以强迫放电模组40终止其放电程序。

综上所述，依据本发明所揭露的放电控制装置及方法，当放电模组启动放电程序后，时间控制模组亦启动计时程序，待计时程序终止时，会强迫放电模组终止放电程序。藉此，可防止放电程序的异常动作对系统造成的伤害，以提供更完善的保护机制。

虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明的专利保护范围所述的形状、构造、特征及数量当可做些许的变更，因此须视本说明书所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种放电控制装置，其特征在于，包括：

一放电模组，耦接于一第一电压端与一第二电压端之间，且该放电模组包括一控制端，于该控制端接收一放电启动信号时，该放电模组将该第一电压端导通至该第二电压端，以及于该控制端接收一放电终止信号时，该放电模组停止将该第一电压端导通至该第二电压端；以及

一时间控制模组，耦接该放电模组的该控制端，用以侦测一关机信号，并于侦测到该关机信号后计算一持续时间，当该持续时间超过一时间门槛值，产生该放电终止信号。

2.如权利要求1所述的放电控制装置，其特征在于，更包括一启动模组，该启动模组包括一第一输出端，该第一输出端耦接该放电模组的该控制端，并于该启动模组接收该关机信号时，该启动模组停止将该第一输出端导通至该第二电压端，以产生该放电启动信号。

3.如权利要求1所述的放电控制装置，其特征在于，其中该时间控制模组包括：

一计时单元，用以计算该持续时间，当该持续时间超过该时间门槛值，产生一指示信号；以及

一控制单元，耦接至该计时单元，用以于收到该指示信号时，产生该放电终止信号。

4.如权利要求3所述的放电控制装置，其特征在于，其中该控制单元包括一第二输出端，该第二输出端耦接该放电模组的该控制端，于该控制单元收到该指示信号时，该控制单元将该第二输出端导通至该第二电压端，以产生该放电终止信号。

5.如权利要求2所述的放电控制装置，其特征在于，更包括一热敏开关，该热敏开关的一端耦接该启动模组的该第一输出端，该热敏开关的另一端耦接该放电模组的该控制端，该热敏开关用以侦测一温度，并于该温度超过一温度门槛值时将该第一输出端与该控制端断路。

6.一种放电控制方法，适用于一放电控制装置，其特征在于，该放电控制装置包括一放电模组与一时间控制模组，该放电模组耦接于一第一电压端与一第二电压端之间，且该放电模组包括一控制端，该时间控制模组耦接该放电模组的该控制端，包括：

判断该控制端是否接收一放电启动信号或一放电终止信号；

于该控制端接收该放电启动信号时，该放电模组将该第一电压端导通至该第二电压端；

于该控制端接收该放电终止信号时，该放电模组停止将该第一电压端导通至该第二电压端；以及

侦测一关机信号，于侦测到该关机信号后计算一持续时间，当该持续时间超过一时间门槛值，产生该放电终止信号。

7.如权利要求6所述的放电控制方法，其特征在于，更包括于接收该关机信号时，停止将与该放电模组耦接的一启动模组的一第一输出端导通至该第二电压端，以产生该放电启动信号。

8.如权利要求6所述的放电控制方法，其特征在于，其中该侦测一关机信号，于侦测到该关机信号后计算一持续时间，当该持续时间超过一时间门槛值，产生该放电终止信号的步骤包括：

侦测该关机信号，于侦测到该关机信号后，启动一计时器，以计算该持续时间，当该持续时间超过该时间门槛值，将该控制单元的一第二输出端导通至该第二电压端，以产生该放电终止信号。

9.如权利要求7所述的放电控制方法，其特征在于，更包括：侦测一温度，当该温度超过一温度门槛值时，将该第一输出端与该控制端断路。