CN110481353A - 一种直流缓启动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直流缓启动装置及方法，包括第一开关、包括串联的第二开关和缓冲电阻的缓冲单元、机械撞针；其中，所述第一开关连接母线和直流电源，所述缓冲单元与所述第一开关并联；所述机械撞针具体用于：在所述母线和所述直流电源的电压差大于预设值时伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合，在所述电压差小于或等于所述预设值时收缩，以允许所述第一开关闭合。本发明提出了一种机械撞针‑电气设备连锁装置，通过较低成本，锁住第一开关，避免提前闭合第一开关对整个系统造成影响。本发明的应用能够避免误操作对系统的影响，提高系统可靠性，降低系统设计成本，也降低了损坏带来的维修成本和时间，提高了系统的经济效益。

Description

一种直流缓启动装置及方法

技术领域

本发明涉及电动车无线充电领域，特别涉及一种直流缓启动装置及方法。

背景技术

现有技术中，逆变器在进行直流冷态启动时，母线的电解电容电压几乎为零，此时如果直接闭合直流输入端和母线之间的开关S1，会产生很大的冲击电流，对熔断器F和电解电容产生不可逆的损坏，同时也可能对直流输入端的供电产生影响，因此直流冷启动需要一个缓启动步骤，在直流输入端供电情况下，先闭合开关S2，直流电通过开关S2、电阻R对母线电容充电，当电解电容电压与直流输入电压相差小于10V时，再闭合开关S1，同时断开S2。只要正确执行该缓启动步骤，就可以有效地避免直流冷态启动时的大冲击电流。

现在市场上常见应用缓启动步骤的方法有两种。

一种是开关S1为接触器，先闭合开关S2给电解电容充电，等到电容充电完成，控制板控制接触器S1闭合，再人为断开S2。该方案能够有效避免误操作，但成本相对较高，尤其在大功率大电流、高压直流系统中，符合要求的接触器价格很难降下来。

另一种方案是人为先闭合S2，通过电压表观察电解电容的电压，人为判断是否满足缓启动完成条件，再闭合开关S1，最后断开开关S2。该方法始终由人工操作完成，系统可靠性低，人工误操作的可能性很大。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流缓启动装置及方法，以消除直流缓启动时误操作的可能性，提高系统的可靠性。其具体方案如下：

一种直流缓启动装置，包括第一开关、包括串联的第二开关和缓冲电阻的缓冲单元、机械撞针；其中，

所述第一开关连接母线和直流电源，所述缓冲单元与所述第一开关并联；

所述机械撞针具体用于：在所述母线和所述直流电源的电压差大于预设值时伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合，在所述电压差小于或等于所述预设值时收缩，以允许所述第一开关闭合。

优选的，所述直流缓启动装置，还包括判断装置，用于获取所述母线的电压和所述直流电源的电压并求得所述电压差，判断所述电压差是否大于所述预设值并向所述机械撞针发送相应的控制信号。

优选的，所述判断装置具体为包括MCU软件的判断装置。

优选的，所述判断装置具体为包括模拟电路控制板的判断装置。

优选的，当所述第一开关为隔离开关，所述直流缓启动装置还包括：

位于所述第一开关和所述母线间的直流熔断器。

优选的，所述缓冲单元还包括：

电流方向为从所述直流电源到所述母线、与所述第二开关、所述缓冲电阻串联的二极管。

优选的，所述直流缓启动装置还包括：

位于所述缓冲单元和所述母线之间，电流方向为从所述直流电源到所述母线的二极管。

相应的，本发明还公开了一种直流缓启动方法，应用于上文所述直流缓启动装置中，包括：

闭合第二开关；

判断直流电源与母线的电压差是否大于预设值；

如果否，收缩机械撞针，闭合第一开关。

优选的，所述闭合第二开关之前，还包括：

断开所述第一开关，并控制所述机械撞针伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合。

优选的，所述收缩机械撞针，闭合第一开关之后，还包括断开所述第二开关。

本发明公开了一种直流缓启动装置，包括第一开关、第二开关、包括串联的缓冲电阻和机械撞针的缓冲单元；其中，所述第一开关连接母线和直流电源，所述缓冲单元与所述第一开关并联；所述机械撞针具体用于：在所述母线和所述直流电源的电压差大于预设值时伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合，在所述电压差小于或等于所述预设值时收缩，以允许所述第一开关闭合。本发明提出了一种机械撞针-电气设备连锁装置，通过较低成本，锁住第一开关，避免提前闭合第一开关对整个系统造成影响。本发明的应用能够避免误操作对系统的影响，提高系统可靠性，降低系统设计成本，也降低了损坏带来的维修成本和时间，提高了系统的经济效益。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种直流缓启动装置的结构分布图；

图2为本发明实施例中一种具体的直流缓启动装置的结构分布图；

图3为本发明实施例中一种具体的直流缓启动装置的结构分布图；

图4为本发明实施例中一种直流缓启动方法的步骤流程图。

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。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种直流缓启动装置，参见图1所示，包括第一开关S1、包括串联的第二开关S2和缓冲电阻R的缓冲单元、机械撞针P；

其中，所述第一开关S1连接母线和直流电源，所述缓冲单元与所述第一开关S1并联；

另外，串联的第二开关S2和缓冲电阻R在缓冲单元内部没有必要的先后规定，第二开关S2既可以像图1中和直流电源相连，也可以和母线相连。

所述机械撞针P具体用于：在所述母线和所述直流电源的电压差大于预设值时伸长锁住，以阻止所述第一开关S1闭合，在所述电压差小于或等于所述预设值时收缩，以允许所述第一开关S1闭合。

这里的机械撞针P，一般被设计成楔形，能够阻止第一开关S1的闭合动作，第二开关S2的状态不受限制。

在图1中还可以看出，第一开关S1和第二开关S2均包括两个联锁子开关，分别接于直流电源正极和母线正极、直流电源负极和母线负极之间。而缓冲电阻R则接于母线正极和直流电源正极之间。

进一步，所述直流缓启动装置还包括判断装置1，用于获取所述母线的电压和所述直流电源的电压并求得所述电压差，判断所述电压差是否大于所述预设值并向所述机械撞针P发送相应的控制信号。

具体的，判断装置1可以分为：

采样电路11，用于分别获取母线和直流电源的电压值；

比较电路12，用于比较母线和直流电源的电压值与预设值的大小；

执行电路13，用于根据比较结果对机械撞针P发送相应的控制信号。

可以理解的是，本实施例应用于逆变器中，预设值的选择与母线、直流电源的电压等级相关，通常选择预设值10V就能够满足系统缓启动要求。

更具体的，所述判断装置1为包括MCU软件的判断装置，上文所述各部分电路的动作可以通过MCU软件完成。如果控制逆变器的系统为进出线柜，没有配置MCU控制系统，那么利用模拟电路控制板也可以当做判断装置1来实现本发明。

本发明公开了一种直流缓启动装置，包括第一开关、第二开关、包括串联的缓冲电阻和机械撞针的缓冲单元；其中，所述第一开关连接母线和直流电源，所述缓冲单元与所述第一开关并联；所述机械撞针具体用于：在所述母线和所述直流电源的电压差大于预设值时伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合，在所述电压差小于或等于所述预设值时收缩，以允许所述第一开关闭合。本发明提出了一种机械撞针-电气设备连锁装置，通过较低成本，锁住第一开关，避免提前闭合第一开关对整个系统造成影响。本发明的应用能够避免误操作对系统的影响，提高系统可靠性，降低系统设计成本，也降低了损坏带来的维修成本和时间，提高了系统的经济效益。

本发明实施例公开了一种具体的直流缓启动装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

当所述第一开关S1为隔离开关，所述直流缓启动装置还包括：位于所述第一开关S1和所述母线间的直流熔断器F。

具体的，该直流熔断器F既可以与第一开关S1串联后再与缓冲单元并联，也可以位于缓冲单元和母线之间。

如果第一开关S1为断路器，那么可以省略直流熔断器F。

另外，为了进一步提高系统的可靠性，可以增加二极管保护电路，当系统电路的正负极接反时，第二开关S2闭合，由于二极管存在，直流电源不会对母线电容加反电压。而二极管一般有两种接线位置，具体包括：

参见图2，所述缓冲单元还包括电流方向为从所述直流电源到所述母线、与所述第二开关S2、所述缓冲电阻R串联的二极管D1。

参见图3，所述直流缓启动装置还包括位于所述缓冲单元和所述母线之间，电流方向为从所述直流电源到所述母线的二极管D2。

这两种二极管都可以保证系统电路的接线安全，提高系统电路的可靠程度。

相应的，本发明实施例还公开了一种直流缓启动方法，应用于上文所述直流缓启动装置中，参见图4所示，包括：

步骤1：闭合第二开关；

步骤2：判断直流电源与母线的电压差是否大于预设值；

步骤3：如果否，收缩机械撞针，闭合第一开关。

在一些具体实施例中，所述闭合第二开关之前还包括：

断开所述第一开关，并控制所述机械撞针伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合。

可以看出，机械撞针的工作逻辑为直流电源与母线的电压差大于预设值则伸长锁住，电压差不大于预设值则收缩允许第一开关闭合。因此在直流缓启动操作之前，第一开关和第二开关应为断开状态，直流电源和母线的电压差大于预设值，此时机械撞针伸出锁住，阻止第一开关直接闭合。

在一些具体实施例中，所述收缩机械撞针，闭合第一开关之后，还包括断开所述第二开关。

可以理解的是，第二开关的缓冲任务已经完成，可以断开后直接由第一开关连接直流电源和母线。

本方法实施例通过较低成本，锁住第一开关，避免提前闭合第一开关对整个系统造成影响。本发明的应用能够避免误操作对系统的影响，提高系统可靠性，降低系统设计成本，也降低了损坏带来的维修成本和时间，提高了系统的经济效益。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种直流缓启动装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种直流缓启动装置，其特征在于，包括第一开关、包括串联的第二开关和缓冲电阻的缓冲单元、机械撞针；其中，

所述第一开关连接母线和直流电源，所述缓冲单元与所述第一开关并联；

所述机械撞针具体用于：在所述母线和所述直流电源的电压差大于预设值时伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合，在所述电压差小于或等于所述预设值时收缩，以允许所述第一开关闭合。

2.根据权利要求1所述直流缓启动装置，其特征在于，还包括判断装置，用于获取所述母线的电压和所述直流电源的电压并求得所述电压差，判断所述电压差是否大于所述预设值并向所述机械撞针发送相应的控制信号。

3.根据权利要求2所述直流缓启动装置，其特征在于，所述判断装置具体为：

包括MCU软件的判断装置。

4.根据权利要求2所述直流缓启动装置，其特征在于，所述判断装置具体为：

包括模拟电路控制板的判断装置。

5.根据权利要求1所述直流缓启动装置，其特征在于，当所述第一开关为隔离开关，所述直流缓启动装置还包括：

位于所述第一开关和所述母线间的直流熔断器。

6.根据权利要求1至5任一项所述直流缓启动装置，其特征在于，所述缓冲单元还包括：

电流方向为从所述直流电源到所述母线、与所述第二开关、所述缓冲电阻串联的二极管。

7.根据权利要求1至5任一项所述直流缓启动装置，其特征在于，还包括：

位于所述缓冲单元和所述母线之间，电流方向为从所述直流电源到所述母线的二极管。

8.一种直流缓启动方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述直流缓启动装置中，包括：

闭合第二开关；

判断直流电源与母线的电压差是否大于预设值；

如果否，收缩机械撞针，闭合第一开关。

9.根据权利要求8所述直流缓启动方法，其特征在于，所述闭合第二开关之前，还包括：

断开所述第一开关，并控制所述机械撞针伸长锁住，以阻止所述第一开关闭合。

10.根据权利要求9所述直流缓启动方法，其特征在于，所述收缩机械撞针，闭合第一开关之后，还包括：

断开所述第二开关。