CN110474542A - 一种保持温度恒定的换流器及其电荷泄放控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种保持温度恒定的换流器及其电荷泄放控制方法。其中，该换流器包括：换流模块，用于交流电和直流电之间的转换；泄放模块，连接在所述换流模块的直流母线的正负极之间，所述泄放模块包括电磁铁，用于根据所述换流器的工作状态导通，以泄放直流母线上的残余电荷。通过本发明，避免了现有技术中采用电阻进行电荷泄放过程中发热的现象，控制电荷泄放过程换流器内部温度恒定，同时，避免了电能浪费。

Description

一种保持温度恒定的换流器及其电荷泄放控制方法
技术领域
本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种保持温度恒定的换流器及其电荷泄放控制方法。
背景技术
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。交流电输入，通过整流部分建立直流电势，在中间环节即直流母线上接入较大的电容用于储能。
换流器在工作时直流母线上建立了较高的电压，当换流器停机时，母线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两端直接接入泄放电阻实现此功能，不论是在何种状态下，只要直流母线上有电压，泄放电阻上就会消耗能量，造成能量浪费，且泄放电阻发热会使换流器内部温度升高。
针对现有技术中泄放电阻发热，使换流器内部温度升高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种保持温度恒定的换流器及其电荷泄放控制方法，以解决现有技术中泄放电阻发热，使换流器内部温度升高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种保持温度恒定的换流器，包括：
换流模块，用于交流电和直流电之间的转换；
泄放模块，连接在所述换流模块的直流母线的正负极之间，所述泄放模块包括电磁铁，用于根据所述换流器的工作状态导通，以泄放直流母线上的残余电荷。
进一步地，所述电磁铁还用于，当所述直流母线上的残余电荷量为零时断开，停止泄放直流母线正负极之间的电荷。
进一步地，所述泄放模块还包括开关元件，与所述泄放模块串联，用于在换流器处于运行状态时断开，以控制所述泄放模块断开；在换流器处于停机状态时闭合，以控制所述泄放模块导通。
进一步地，所述开关元件为常闭开关。
进一步地，所述换流器还包括：
盖板，设置在所述换流模块和所述泄放模块的外部，包括磁性部，在所述泄放模块导通后，所述盖板通过磁力吸附在所述泄放模块上，以覆盖所述换流模块和所述泄放模块。
进一步地，所述泄放模块在所述盖板上的正投影落入所述磁性部的区域。
本发明还提供了一种电荷泄放控制方法，其中，该方法包括：
识别换流器的工作状态；
根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
其中，所述泄放模块连接在所述换流器的直流母线的正负极之间。
在一些实施例中，所述工作状态包括运行状态或停机状态，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷，包括：
如果所述换流器的工作状态为运行状态，则控制所述泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果所述换流器的工作状态为停机状态，则控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的残余电荷。
在另一些实施例中，所述工作状态包括运行状态或停机状态，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷包括：
如果所述换流器的工作状态为停机状态，则通过开关元件控制所述泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果所述换流器的工作状态为运行状态，则通过开关元件控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的残余电荷。
其中，所述开关元件为常闭开关，与所述泄放模块串联后接入所述直流母线的正负极之间。
进一步地，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷之后，所述方法还包括：
检测直流母线上的残余电荷量；
当所述直流母线上的残余电荷量为零时，控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的电荷。
进一步地，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷的同时，所述方法还包括：
控制所述泄放模块通过磁力吸附盖板，使所述盖板覆盖所述换流模块和泄放模块；
其中，所述盖板设置在所述换流模块和所述泄放模块的外部，包括磁性部，所述磁性部用于与所述泄放模块吸合。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。
应用本发明的技术方案，在直流母线正负极之间接入泄放模块，该泄放模块包括电磁铁，通过电磁铁，将直流母线正负极之间的残余电荷转化为磁能，避免了现有技术中采用电阻进行电荷泄放过程中发热的现象，控制电荷泄放过程换流器内部温度恒定，同时，避免了电能浪费。
附图说明
图1为根据本发明实施例的换流器的结构图；
图2为根据本发明另一实施例的换流器的结构图；
图3为根据本发明另一实施例的换流器的结构图；
图4为现有的换流器直流母线电荷泄放电路图；
图5为根据本发明实施例的换流器直流母线电荷泄放电路图；
图6为根据本发明另一实施例的换流器直流母线电荷泄放电路图；
图7为根据本发明实施例的电荷泄放控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
实施例1
图1为根据本发明实施例的换流器的结构图，如图1所示，该换流器包括：
换流模块1，用于交流电和直流电之间的转换；
具体地，所述换流模块1包括：整流单元11，连接直流母线输入侧的正负两极，用于向直流母线输出直流电；母线电容C1，连接在所述直流母线的正负极之间，用于储存电能；逆变单元12，连接直流母线输出侧的正负两极，用于将直流电转换为交流电。
泄放模块2，连接在所述换流模块1的直流母线的正负极之间，所述泄放模块2包括电磁铁，用于根据所述换流模块1的工作状态导通，以泄放直流母线上的残余电荷，
在本实施例中，所述泄放模块2还用于当所述直流母线上的残余电荷量为零时断开，停止泄放直流母线正负极之间的电荷。
在本实施例中，当所述换流模块1的工作状态为工作状态时，直流母线之间有电压，所述泄放模块2的电磁铁导通，换流模块1停机后，由于直流母线之间存在残余电荷，仍能能够使电磁铁导通，直至残余电荷量为零，泄放完成，电磁铁自动断电。
通过在直流母线正负极之间接入泄放模块2，该泄放模块2包括电磁铁，通过电磁铁，将直流母线正负极之间的残余电荷转化为磁能，避免了现有技术中采用电阻进行电荷泄放过程中发热的现象，控制电荷泄放过程换流器内部温度恒定，同时，避免了电能浪费。
图2为根据本发明另一实施例的换流器的结构图，如图2所示在本实施例中，所述换流器还包括盖板3，所述盖板3设置在所述换流模块1和所述泄放模块2的外部，包括磁性部31，在所述泄放模块2导通后，所述盖板3通过磁力吸附在所述泄放模块2上，以覆盖所述换流模块1和所述泄放模块2。
通过设置带有磁性部31的盖板3，在所述换流模块1处于工作状态，即整个换流器中通电时，盖板3的磁性部31能与泄放模块2吸合，使操作人员无打开盖板3，避免接触带电的换流器部件，保障安全。
具体实施时，所述泄放模块2在所述盖板3上的正投影落入所述磁性部31的区域，如此设置，能够保证磁性部31的位置与泄放模块2的位置对应，使吸合力更强。
实施例2
图3为根据本发明另一实施例的换流器的结构图，如图3所示，本实施的换流模块1与泄放模块2及其连接关系与实施例1均相同，区别之处在于，所述泄放模块2还可以包括开关元件K，根据所述换流模块1的工作状态控制所述开关元件K导通或者断开，进而控制电磁铁导通或断开。
具体地，所述开关元件K可以是常闭开关，当换流模块1处于运行状态时，所述开关元件K断开，以控制所述泄放模块2断开；在换流模块1处于停机状态时，所述开关元件K闭合，以控制所述泄放模块2导通，以泄放直流母线之间的残余电荷，与实施例1不同的是，在本实施例中，换流模块1处于运行状态时，不进行电荷的泄放，所述换流模块1切换为停机状态时，才开始进行电荷泄放。
通过设置开关元件K，使得电磁铁导通的导通和断开可控，设置常闭开关，能够使电磁铁的导通和断开可以根据换流模块1的工作状态自动控制，当换流模块1处于运行状态时，电磁铁是断开的，不消耗电能，只有当换流模块1处于停机状态时，电磁铁才导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷，如此设置能够避免电磁铁一直处于导通状态，节约了电能。
需要说明的，在本实施例中，为了实现开关元件K根据换流模块1的工作状态进行自动控制，所以优选常闭开关，在本发明的其他实施例中，所述开关元件K也可以是常开开关，通过检测直流母线两极之间的电流或电压判断换流模块1的工作状态，再根据电压信号控制开关的导通和关闭，以实现对电磁铁的导通或者断开的控制。
具体实施过程中，所述常闭开关可以是常闭接触器、常闭继电器，换流模块1处于运行状态时，所述开关元件K得电，触点断开，进而控制电磁铁断开，不进行电荷的泄放，所述换流模块1切换为停机状态时，开关元件K失电，触点导通，进而控制电磁铁导通，开始进行点电荷泄放。
实施例3
图4为现有的换流器直流母线电荷泄放电路图，其中整流部分10(及上述实施例中的整流单元11)与逆变部分20(即上述实施例中的逆变单元12)之间为直流母线，直流母线电压C由母线电容支撑，泄放电阻30直接接入到直流母线上。
图5为根据本发明实施例的换流器直流母线电荷泄放电路图，如图2在母线两端增加电磁铁40，电磁铁40在母线有电时会吸住换流器盖板，让人无法再换流器工作时和直流母线电荷未泄放完打开换流器盖板，避免触电事故发生。
如图5所示，在直流母线两端并联电磁铁40，当直流母线有电时，电磁铁40得电，吸住换流器盖板的铁块，即可实现在母线有电的情况下，人无法打开换流器盖板，从而避免了人误触换流器内部器件发生触电危险。当换流器停止工作后，母线残余电荷会被电磁铁40消耗掉，只有在母线电荷消耗完以后，电磁铁40失去磁性，换流器盖板才能打开，所述盖板的设置方式与上述实施例中相同，此处不再赘述。
实施例4
图6为根据本发明另一实施例的换流器直流母线电荷泄放电路图，如图6所示，在电磁铁40前串联一个常闭接触器K1，让电磁铁40在非运行状态下才接入电磁铁40对母线电荷进行泄放，其余时间断开。
在本实施例中，电磁铁40组成泄放回路接入到直流母线的正极、负极，换流器盖板3安装一个铁块在电磁铁40正上方。
本实施例在实施例3的基础上增加了一个常闭接触器K1，如图6所示，当母线上电后，常闭接触器K1断开，电磁铁40不吸合，不耗电，当换流器停止工作时，常闭接触器K1掉电，电磁铁40接入直流母线，电磁铁40吸住盖板，在母线电荷泄放完后才能打开换流器盖板。
实施例3中只要母线得电就会吸合盖板，无法打开，实施例4中只有在换流器停止工作时才吸合盖板(所述盖板的设置方式与上述实施例中相同，此处不再赘述)实施例3能更好的保证安全性，避免触电危险，实施例4比实施例3耗能少，能提高换流器转换效率，但只能保证在母线电荷泄放完成前，人无法打开停机的换流器，安全性比实施例3略低。
实施例5
图7为根据本发明实施例的电荷泄放控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S101，识别换流器的工作状态；
具体实施过程中，识别换流器的工作状态，可以通过泄放模块自身的电压或电流输入进行自动的识别，也可以通过检测部件检测直流母线两极之间的电压或者电流来实现。
S102，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
其中，所述泄放模块连接在所述换流器的直流母线的正负极之间。
具体实施过程中，控制泄放直流母线正负极之间的残余电荷可以是泄放模块自身输入电压或电流情况，自动导通，或者由外部控制部件，根据检测到的换流器的工作状态来控制泄放模块导通。
在一些实施例中，所述工作状态包括运行状态或停机状态，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷，包括：
如果所述换流器的工作状态为运行状态，则控制所述泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果所述换流器的工作状态为停机状态，则控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
具体实施过程中，在未接入开关元件的情况下，如果换流器的工作状态为运行状态，此时泄放模块两端有电压或电流输入，自动导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷。
在另一些实施例中，所述工作状态包括运行状态或停机状态，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷包括：
如果所述换流器的工作状态为停机状态，则通过开关元件控制所述泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果所述换流器的工作状态为运行状态，则通过开关元件控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的残余电荷。
其中，所述开关元件为常闭开关，与所述泄放模块串联后接入所述直流母线的正负极之间。
具体实施过程中，在泄放模块的串联连接常闭开关元件情况下，当换流器的工作状态为停机状态，则常闭开关元件失电，触电导通，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果泄放模块的串联连接常开开关元件，则由外部控制部件，根据检测到的换流器的工作状态来控制泄放模块导通，而可以实现控制常开开关元件导通的控制部件，以及检测换流模块电压或者电流的检测部件属于本领的公知技术，此处不再赘述。
在本实施例中，所述泄放模块连接在所述直流母线的正负极之间。
具体地，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷之后，所述方法还包括：
检测直流母线上的残余电荷量；
残余电荷量可以通过检测检测直流母线上的电压或电流值实现，如果直流母线上的电压或电流值为零，则表示残余电荷量为零。
当所述直流母线上的残余电荷量为零时，控制泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的电荷。
在本实施例中，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷的同时，所述方法还包括：
控制泄放模块通过磁力吸附盖板，使所述盖板覆盖所述换流模块和泄放模块；
其中，所述盖板设置在所述换流模块和所述泄放模块的外部，包括磁性部，所述磁性部用于与泄放模块吸合。
通过在电荷泄放过程中控制泄放模块通过磁力吸附盖板，使操作人员无打开盖板，避免接触带电的换流器部件，保障安全。
实施例6
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。
以上所描述的换流器实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种换流器，其特征在于，包括：
换流模块，用于交流电和直流电之间的转换；
泄放模块，连接在所述换流模块的直流母线的正负极之间，所述泄放模块包括电磁铁，用于根据所述换流器的工作状态导通，以泄放直流母线上的残余电荷。
2.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于，所述电磁铁还用于，当所述直流母线上的残余电荷量为零时断开，停止泄放直流母线正负极之间的电荷。
3.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于，所述泄放模块还包括开关元件，与所述泄放模块串联，用于在换流器处于运行状态时断开，以控制所述泄放模块断开；在换流器处于停机状态时闭合，以控制所述泄放模块导通。
4.根据权利要求3所述的换流器，其特征在于，所述开关元件为常闭开关。
5.根据权利要求1所述的换流器，其特征在于，所述换流器还包括：
盖板，设置在所述换流模块和所述泄放模块的外部，包括磁性部，在所述泄放模块导通后，所述盖板通过磁力吸附在所述泄放模块上，以覆盖所述换流模块和所述泄放模块。
6.根据权利要求5所述的换流器，其特征在于，所述泄放模块在所述盖板上的正投影落入所述磁性部的区域。
7.一种电荷泄放控制方法，其特征在于，所述方法包括：
识别换流器的工作状态；
根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
其中，所述泄放模块连接在所述换流器的直流母线的正负极之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工作状态包括运行状态或停机状态，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷，包括：
如果所述换流器的工作状态为运行状态，则控制所述泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果所述换流器的工作状态为停机状态，则控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的残余电荷。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工作状态包括运行状态或停机状态，根据所述换流器的工作状态控制泄放模块泄放直流母线正负极之间的残余电荷包括：
如果所述换流器的工作状态为停机状态，则通过开关元件控制所述泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷；
如果所述换流器的工作状态为运行状态，则通过开关元件控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的残余电荷。
其中，所述开关元件为常闭开关，与所述泄放模块串联后接入所述直流母线的正负极之间。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷之后，所述方法还包括：
检测直流母线上的残余电荷量；
当所述直流母线上的残余电荷量为零时，控制所述泄放模块断开，停止泄放直流母线正负极之间的电荷。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，控制泄放模块导通，泄放直流母线正负极之间的残余电荷的同时，所述方法还包括：
控制所述泄放模块通过磁力吸附盖板，使所述盖板覆盖所述换流模块和泄放模块；
其中，所述盖板设置在所述换流模块和所述泄放模块的外部，包括磁性部，所述磁性部用于与所述泄放模块吸合。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求7至11中任一项所述的方法。
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