CN113300580A - 变频器放电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频器放电装置，包括第一放电电路，第二放电电路和开关电路。第一放电电路和第二放电电路并联连接。开关电路包括继电器K和稳压二极管D，稳压二极管D和继电器K并联连接；稳压二极管D用于控制继电器K的电压，继电器K用于通过磁力控制第二放电电路的断开与闭合。本发明的变频器放电装置，其开关电路与变频器的直流母线连接，能直接获取母线的电压，并根据该电压的变化自动做出动作响应，以达到根据母线的电压控制放电电路快速接入，并快速吸收母线残余电压的目的。

Description

变频器放电装置
技术领域
本发明涉及变频器控制装置，具体涉及一种变频器放电装置。
背景技术
在变频器领域，尤其是矿业变频器领域中，由于矿用输入电压较高，使得变频器内部储能电容的容量一般都会很大。而在变频器断电后，该电容会导致负载电路的电压下降缓慢。而变频器对放电是有时间要求的，例如，在变频设备停机检修时，需要快速释放变频器的直流母线的电压，以节约停机时间、提高维护效率。又如，在需要电机频繁启停的场合里，如果变频器的直流母线在规定时间内未能放电完成，使负载电路在未完全掉电的情况下重新上电，那么就可能导致电路不能正常复位启动，造成电路工作异常，发生开机死机等异常情况。
为了解决上述问题，现有技术中提出了一种在电路中加设温度检测装置和RC电路的方法，利用温度检测装置控制RC电路接入直流母线的放电回路中，通过电阻R以热能的形式消耗电容中的能量，进而到达放电的目的。但是在实践过程中，该方案由于仅仅采用温度信号作为控制器的唯一输入条件，可能因为结构元器件多、传感器的失灵等原因，无法控制RC电路正常接入。并且即使RC电路正常接入，其也不能保证在规定时间内对矿用变频器的母线完成放电。现有技术还提出了另一种在电路中加设电容及其控制装置的方法，其通过控制装置来控制电容放电调节电路，以实现快速放电的目的。但是在实践过程中，该方案中的控制系统复杂，需要配备额外的控制电路，而在矿业作业的井下环境中，变频器断电后就无法保证控制电路的供电，进而无法为母线进行放电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术对矿用变频器无法实现直流母线的快速放电，从而提供一种可以在规定时间内对直流母线进行快速放电的变频器放电装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案的基本构思是：
一种变频器放电装置，包括第一放电电路，第二放电电路和开关电路，所述第一放电电路和所述第二放电电路并联连接；所述开关电路包括继电器K和稳压二极管D，所述稳压二极管D和继电器K并联连接；所述稳压二极管D用于控制所述继电器K的电压，所述继电器K用于通过磁力控制所述第二放电电路的断开与闭合。
优选的，所述继电器K的触点设置在所述第二放电电路中。
优选的，所述第一放电电路包括电阻R1，所述第二放电电路包括电阻 R3。
优选的，所述开关电路和所述电阻R1串联连接。
优选的，所述开关电路包括电容和电源；
所述电源，用于为所述开关电路供电、为所述电容充电；
所述电容，用于在所述电源断电时为所述继电器K供电。
优选的，所述第二放电电路包括保护电路，所述保护电路和所述继电器 K的触点并联连接，用于吸收所述触点在断开时引起的能量损耗。
优选的，所述第二放电电路包括保护电路，所述保护电路和所述继电器 K的触点并联连接，用于吸收所述触点在断开时引起的能量损耗。
优选的，所述第二放电电路包括熔断器FU；
所述熔断器FU，用于对装置进行过流保护。
优选的，所述第二放电电路包括熔断器FU；
所述熔断器FU和所述电阻R3串联连接，用于对装置进行过流保护。
优选的，包括水冷装置，所述第一放电电路，第二放电电路和开关电路均放置在所述水冷装置中。
本发明提供的变频器放电装置，其开关电路与变频器的直流母线连接，能直接获取母线的电压，在当母线电压低于额定值的时候，控制放电电路快速投入使用，吸收母线残余能量。具体的是，变频器放电装置采用稳压二极管驱动继电器实现控制电路与母线电压的强关联，继电器根据母线电压的变化自动做出动作响应，将不同阻值的电阻并入放电回路，实现了阶梯式放电，高效快速响应放电的同时也提高了系统的稳定性。综上所述，该变频器放电装置的实现了根据母线的电压自动进行快速放电的效果。并且不需要额外增设的控制回路或CPU等逻辑芯片，利用简单的电路即可实现系统智能化，并能可靠的运行。还由于其组成元器件结构简单，成本优势也十分明显，具有极高的经济效益。同时，由于装置构成简单、元器件较少，故而体积也较小，大大减少了安装空间，减少了安装难度和空间要求。
附图说明
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的详细描述：
图1是本发明所述的一种变频器放电装置的电路图；
图2是本发明所述的一种变频器放电装置的电路图；
图3是本发明所述的另一种变频器放电装置的电路图；
图4是本发明所述的另一种变频器放电装置的电路图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细地描述。
实施例1
本发明提供一种变频器放电装置，如图1所示，包括第一放电电路、第二放电电路和开关电路。其中，开关电路包括稳压二极管D1、稳压二极管 D2和继电器K1，稳压二极管D1、稳压二极管D2、继电器K1并联连接。第一放电电路包括电阻R1和电阻R2；电阻R1的一端连接装置电源的正极，另一端同时连接稳压二极管D1、稳压二极管D2的负极及继电器K1线圈的一端；电阻R2的一端连接装置电源的负极，另一端同时连接稳压二极管D1、稳压二极管D2的正极及继电器K1线圈的另一端。第二放电电路包括电阻 R3和电阻R4，电阻R3和电阻R4串联。继电器K1的触点设置在电阻R3 和电阻R4之间。
进一步的，变频器放电装置还包括水冷装置。水冷装置设置在第一放电电路和/或第二放电电路的外部，为其在工作时吸收放电所产生的热量，降低元器件的损耗。
具体的，继电器K1可选用常闭型NC的高压继电器；在电阻R1、R2、 R3、R4之中可以有一个或者多个电阻为可变电阻，并且可以为同类型的可变电阻也可为不同类型的可变电阻。例如可以为热敏电阻、光敏电阻、变阻器等，其阻值可以根据需求进行调节。
当母线需要放电时，装置首先进行第一阶段的放电。如图3所示，第一阶段放电具体为：当变频器的直流母线电压处于工作电压时，电阻R1和电阻R2接入母线电路，并且输入稳压二极管D1和稳压二极管D2的电压超过其稳压设定值，此时稳压二极管D1和稳压二极管D2会被击穿导通，进而驱动并联的继电器KI的线圈动作、以磁吸闭合在第二放电电路2中的触点，使触点由闭合状态变为断开状态。在第一阶段的放电中，仅电阻R1和电阻 R2进行放电。
电阻R1和电阻R2串联在直流母线之间，当放电到一定程度后，输入稳压二极管D1和稳压二极管D2两端的电压逐渐降低，在低于其稳压设定值时，输入继电器K1的电流逐渐变小。当电流小于继电器K1的线圈工作的额定电流时，线圈的磁力无法克服触点的弹簧力，继电器K1即会发生动作，由断开状态恢复为闭合状态。在继电器K1闭合后，第二放电电路2的电阻R3 和电阻R4也接入到了直流母线放电回路之中，装置即进入到了第二阶段的放电过程中。
如图2所示，第二阶段放电具体为：电阻R1和电阻R2串联、电阻R3 和电阻R4串联，然后两组串联的电阻并联，此并联会导致电路的等效放电电阻的阻值突然变小。根据公式Q＝(U2/R)t，当电阻R3和电阻R4并联入放电电路后，电路中的等效电阻R瞬间变小，使得U2/R的数值突然变大，从而导致时间t瞬间变小，在极端的时间内实现残余能量的释放、达到了快速降低母线电压的目的。
实施例1的变频器放电装置采用稳压二极管控制继电器的通断，以达到使用多电阻组合，对直流母线进行阶梯式快速放电的有益效果。并且搭配不同阻值的电阻，也可将装置的设计思路用于其他需要快速放电的场合，打破行业壁垒，具有更高的跨行业通用性。
实施例2
本发明提供另一种变频器放电装置，如图3所示，包括第一放电电路、第二放电电路和开关电路。其中，开关电路包括继电器K2、电阻R7、二极管D3、二极管D4、电容C1和开关电源，该开关电源为开关电路独立供电。具体的，开关电源的正极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接电阻 R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接开关电源的负极。继电器K2连接在开关电源的正负极之间。二极管D4的正极连接在电阻R7和电容C1之间、负极连接在开关电源的正极和继电器K2之间。
第二放电电路包括熔断器FU、电阻R5、电阻R6和保护电路。其中，保护电路包括电阻R8、二极管D5和电容C2。装置电源的正极、熔断器FU、电阻R5、继电器K2的端点、电阻R6、装置电源的负极依次串联。电阻R8 和电容C2串联后，与继电器K2的端点并联。二极管D5和电阻R8并联，且负极一端和电阻R5连接，正极一端和电容C2连接。
第一放电电路包括电阻R9和电阻R10，电阻R9和电阻R10串联在装置电源的正负极之间。电容C连接在装置电源的正负极之间。
进一步的，变频器放电装置还包括水冷装置。水冷装置设置在第一放电电路和/或第二放电电路的外部，为其在工作时吸收放电所产生的热量，降低元器件的损耗。
具体的，继电器K2可选用常闭型NC的高压继电器，开关电源可以为 24V直流电源。在电阻R5-R10之中可以有一个或者多个电阻为可变电阻，并且可以为同类型的可变电阻也可为不同类型的可变电阻。例如可以为热敏电阻、光敏电阻、变阻器等，其阻值可以根据需求进行调节。
在实施例2的变频器放电装置中，开关电路中的开关电源为继电器K2 的线圈直接供电，保证电路在高压时断开。同时，开关电源通过电阻R7和二极管D3给电容C1充电，以便在电源断电时，利用电容C1储存的能量经过二极管D4继续给继电器K2的线圈供电，达到继电器延时断开的效果。电阻R5和电阻R6主要起放电作用，可以快速释放直流母线的电压；其上方的熔断器FU起过了流保护的作用。继电器K2的触点右侧的保护电路起到保护电路元器件的作用，其可以吸收触点在断开时引起的能量损耗，以达到防止损耗超过触点额定值损坏元器件的目的。
实施例3
本发明提供一种变频器放电装置，如图4所示，包括第一放电电路、第二放电电路和开关电路。其中，开关电路包括稳压二极管D6、稳压二极管 D7和继电器K3，稳压二极管D6、稳压二极管D7和继电器K3并联连接。
第一放电电路包括电阻R14和电阻R15；电阻R1的一端连接装置电源的正极，另一端同时连接稳压二极管D6、稳压二极管D7的负极及继电器K3线圈的一端；电阻R15的一端连接装置电源的负极，另一端同时连接稳压二极管D6、稳压二极管D7的正极及继电器K3线圈的另一端。
第二放电电路包括熔断器FU、电阻R11、电阻R12和保护电路。其中，保护电路包括电阻R13、二极管D8和电容C3。装置电源的正极、熔断器FU、电阻R11、继电器K3的端点、电阻R12、装置电源的负极依次串联。电阻 R13和电容C3串联后，与继电器K3的端点并联。二极管D8和电阻R13并联，且负极一端和电阻R11连接，正极一端和电容C3连接。
进一步的，变频器放电装置还包括水冷装置。水冷装置设置在第一放电电路和/或第二放电电路的外部，为其在工作时吸收放电所产生的热量，降低元器件的损耗。
具体的，继电器K3可选用常闭型NC的高压继电器。在电阻R11-R15 之中可以有一个或者多个电阻为可变电阻，并且可以为同类型的可变电阻也可为不同类型的可变电阻。例如可以为热敏电阻、光敏电阻、变阻器等，其阻值可以根据需求进行调节。
以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种变频器放电装置，其特征在于：
包括第一放电电路，第二放电电路和开关电路，所述第一放电电路和所述第二放电电路并联连接；
所述开关电路包括继电器K和稳压二极管D，所述稳压二极管D和继电器K并联连接；所述稳压二极管D用于控制所述继电器K的电压，所述继电器K用于通过磁力控制所述第二放电电路的断开与闭合。
2.如权利要求1所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述继电器K的触点设置在所述第二放电电路中。
3.如权利要求2所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述第一放电电路包括电阻R1，所述第二放电电路包括电阻R3。
4.如权利要求3所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述开关电路和所述电阻R1串联连接。
5.如权利要求1-3任一所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述开关电路包括电容和电源；
所述电源，用于为所述开关电路供电、为所述电容充电；
所述电容，用于在所述电源断电时为所述继电器K供电。
6.如权利要求1-3任一所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述第二放电电路包括保护电路，所述保护电路和所述继电器K的触点并联连接，用于吸收所述触点在断开时引起的能量损耗。
7.如权利要求4所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述第二放电电路包括保护电路，所述保护电路和所述继电器K的触点并联连接，用于吸收所述触点在断开时引起的能量损耗。
8.如权利要求1-3任一所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述第二放电电路包括熔断器FU；
所述熔断器FU，用于对装置进行过流保护。
9.如权利要求4所述的变频器放电装置，其特征在于：
所述第二放电电路包括熔断器FU；
所述熔断器FU和所述电阻R3串联连接，用于对装置进行过流保护。
10.如权利要求1-3任一所述的变频器放电装置，其特征在于：
包括水冷装置，所述第一放电电路，第二放电电路和开关电路均放置在所述水冷装置中。
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