CN201898347U - 一种电力电子设备母线电容放电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力电子设备母线电容放电装置，包括电控开关装置、放电电阻和电控装置，放电电阻与电控开关装置的开关元件串接在电力电子设备连接母线电容的正负母线之间，电控开关装置的电控元件与电控装置电控连接。本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置在系统停机时投入、系统正常工作时切除，放电时间短，放电电阻阻值和功耗发热都较小，可实现整机结构和成本的更优化；放电装置及其控制逻辑简单，系统可靠性高；实施仅需对系统控制器内置相应控制软件即可，简洁方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种放电装置，更具体地说，涉及一种电力电子设备母线电容放电装置，保证电力电子设备母线电容满足放电的安规要求。
背景技术
随着工业的快速发展，大型电力电子设备在各行业的应用越来越广泛，电力电子设备的功率等级和功率密度越来越高，对电力电子设备的安规要求也越来越严格。IEC61800-5-1规定，电源切断后，电力电子设备任何残余电压高于60V的外露可导电部分，都应当在5分钟之内放电到60V或60V以下。上述安规要求必须采用相应的放电电路来满足。
对于发电设备而言，母线电容电压即为发电设备系统的电压，因此，对发电设备的母线电容进行放电，即可使发电设备满足上述安规要求。
现有大型电力电子设备的母线电容放电主要是采用在母线电容正负极之间并联功率电阻。系统停机后，母线电容上的能量通过并联的功率电阻消耗，使母线电压逐渐下降到安规规定的电压以下。
上述现有的放电电路存在如下问题：
1、功率电阻同时也连接在正负母线之间，在系统正常工作时，功率电阻损耗较大，发热严重，造成较大系统能量损失；
2、随着母线电容容量的不断增加，母线电压幅值不断提高，为了满足安规要求，功率电阻的阻值越来越小，使流经功率电阻的电流越来越大，导致系统功耗越来越大，同时，为满足电阻体积限制条件、放电时间和功耗条件，功率电阻设计变得越来越困难；
3、功率电阻成为整机系统的一个固定热源，增大了整机系统的热负荷，给整机系统的散热设计增加了负担。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种电力电子设备母线电容放电装置，克服现有技术中放电电路功率电阻带来的系统功率损失大、增加系统散热负荷和功率电阻设计困难等缺陷。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电力电子设备母线电容放电装置，所述母线电容连接在正负母线之间；其特征在于：包括电控开关装置、放电电阻和电控装置；所述放电电阻与所述电控开关装置的开关元件串接在电力电子设备连接母线电容的正负母线之间，所述电控开关装置的电控元件与所述电控装置电控连接。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控装置包括电源和接触器A，该接触器A的主触头A连接在电网与网侧变流器之间的电路上，该接触器A的辅助触点A串接所述电控开关装置的电控元件连接在所述电源两极上。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控装置包括电源、接触器A和接触器B，所述接触器A的主触头A连接在电网与网侧变流器之间的电路上，所述接触器B的主触头B一端连接在电网与网侧变流器之间的电路上、另一端串接整流器和电阻连接在网侧变流器与机侧变流器之间的正负母线上，构成母线软启回路，所述接触器B的辅助触点B与所述接触器A的辅助触点A和所述电控开关装置的电控元件串接后连接在所述电源两极上。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控装置包括电源、接触器C和电力电子设备供电电路的控制器，所述控制器的控制端连接所述接触器C的控制绕组C两端，所述接触器C的主触头C串接所述电控开关装置的电控元件连接在所述电源两极上。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控装置为电力电子设备供电电路的控制器，该控制器的控制端连接所述电控开关装置的电控元件。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控开关装置为接触器D，所述电控开关装置的开关元件为该接触器D的主触头D，所述电控开关装置的电控元件为该接触器D的控制绕组D。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控开关装置为以三极管为开关元件和电控元件的三极管控制电路。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控开关装置为以绝缘栅双极型晶体管为开关元件和电控元件的绝缘栅双极型晶体管控制电路。
在本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置中，所述电控开关装置为以金属氧化物半导体场效应管为开关元件和电控元件的金属氧化物半导体场效应管控制电路。
实施本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置，与现有技术比较，其有益效果是：
1.电控开关装置在系统停机时投入、系统正常工作时切除，放电时间短，放电电阻阻值和功耗发热都较小，可实现整机结构和成本的更优化；
2.放电装置及其控制逻辑简单，系统可靠性高；
3.实施仅需对系统控制器内置相应控制软件即可，简洁方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型电力电子设备母线电容放电装置实施例一的电路图。
图2是本实用新型电力电子设备母线电容放电装置实施例二的电路图。
图3是本实用新型电力电子设备母线电容放电装置实施例三的电路图。
图4是本实用新型电力电子设备母线电容放电装置实施例四的电路图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，电力电子设备母线电容140连接在网侧变流器60与机侧变流器70之间的正负母线之间，控制器130分别与网侧变流器60、机侧变流器70控制连接。
本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置包括接触器100、放电电阻80、电源50和接触器10。放电电阻80与接触器100的主触头90串接在电力电子设备连接母线电容140的正负母线之间，接触器100的控制绕组110与接触器10的辅助触点40串接后连接在电源50的两极上，接触器10的主触头30连接在电网20与网侧变流器60之间的电路上。接触器100和接触器10采用现有设备。
本实施例的电力电子设备母线电容放电装置的工作原理如下：
当系统正常工作时，接触器10闭合，其主触头30闭合，辅助触点40(为常闭触点)断开，电源50不能接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90断开，母线电容放电装置不工作，电阻80无损耗。
当系统异常时，主接触器10断开，其主触头30断开，辅助触点40闭合，电源50接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90闭合，母线电容放电装置开始工作，使母线电压快速下降。此时电阻80产生损耗，但是，随着母线电压的下降，电阻80的损耗也随之下降，电阻的平均功耗仍然较小。
实施例二
如图2所示，本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置包括接触器100、放电电阻80、电源50、接触器10和接触器150。接触器100、接触器10和接触器150采用现有设备。
接触器150的主触头120一端连接在电网20与网侧变流器60之间的电路上、另一端串接整流器121(如整流桥或其他整流电路)和电阻122连接在网侧变流器60与机侧变流器70之间的正负母线上，构成母线软启回路。接触器10的主触头30连接在电网20与网侧变流器60之间的电路上。
放电电阻80与接触器100的主触头90串接在电力电子设备连接母线电容140的正负母线之间。
接触器100的控制绕组110与接触器10的辅助触点40、接触器150的辅助触点160串接后连接在电源50的两极上。
设置接触器150的目的是实现电力电子设备供电电路母线的软启动。
本实施例的电力电子设备母线电容放电装置的工作原理如下：
当系统处于母线软启状态时，接触器150闭合，其辅助触点160(为常闭触点)断开，此时，无论主接触器10的辅助触点40(为常闭触点)的状态如何，电源50都不能接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90断开，母线放电装置不工作。
当系统母线软启结束，主触头10闭合后，其辅助触点40断开，电源50也不能接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90断开，母线电容放电装置不工作，电阻80无损耗。
当系统异常时，主接触器10断开，其主触头30断开，辅助触点40闭合，接触器150处于断开状态，其辅助触头160闭合，电源50接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90闭合，母线电容放电装置开始工作，使母线电压快速下降。此时电阻80产生损耗，但是随着母线电压的下降，电阻80的损耗也随之下降，电阻的平均功耗仍然较小。
实施例三
如图3所示，本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置包括接触器100、放电电阻80、电源50、接触器180和电力电子设备供电电路的控制器130。接触器100、接触器180和控制器130为现有设备。
放电电阻80与接触器100的主触头90串接在电力电子设备连接母线电容140的正负母线之间，接触器100的控制绕组110与接触器180的主触头160串接后连接在电源50的两极上，控制器130的控制端连接接触器180的控制绕组170两端。
本实施例的电力电子设备母线电容放电装置的工作原理如下：
当系统正常工作时，控制器130不发出控制信号，接触器180的控制绕组170不带电，其主触头160断开，电源50不能接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90断开，母线电容放电装置不工作，电阻80没有损耗。
当系统异常时，控制器130发出控制信号，使接触器180的控制绕组170带电，其主触头160闭合，电源50接通接触器100的控制绕组110，接触器100的主触头90闭合，母线电容放电装置开始工作，使母线电压快速下降。此时电阻80产生损耗，但是随着母线电压的下降，电阻80的损耗也随之下降，电阻的平均功耗仍然较小。
实施例四
如图4所示，本实用新型的电力电子设备母线电容放电装置包括接触器100、放电电阻80和电力电子设备供电电路的控制器130。接触器100和控制器130为现有设备。
放电电阻80与接触器100的主触头90串接在电力电子设备连接母线电容140的正负母线之间，控制器130的控制端连接接触器100的控制绕组110两端。
本实施例的电力电子设备母线电容放电装置的工作原理如下：
当系统正常工作时，控制器130不发出控制信号到接触器100的控制绕组110上，接触器100的主触头90断开，母线电容放电装置不工作，电阻80没有损耗。
当系统异常时，控制器130发出控制信号到接触器100的控制绕组110上，接触器100的主触头90闭合，母线电容放电装置开始工作，使母线电压快速下降。此时电阻80产生损耗，但是随着母线电压的下降，电阻80的损耗也随之下降，电阻的平均功耗仍然较小。
在上述各实施例中，接触器100可以采用包括但不限于如下结构替换：
1、以三极管为开关元件和电控元件的三极管控制电路，代替接触器100的主触头90和控制绕组110。
2、以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为开关元件和电控元件的绝缘栅双极型晶体管控制电路，代替接触器100的主触头90和控制绕组110。
3、以金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)为开关元件和电控元件的金属氧化物半导体场效应管控制电路，代替接触器100的主触头90和控制绕组110。
Claims (9)
1.一种电力电子设备母线电容放电装置，所述母线电容连接在正负母线之间；其特征在于：包括电控开关装置、放电电阻和电控装置；所述放电电阻与所述电控开关装置的开关元件串接在电力电子设备连接母线电容的正负母线之间，所述电控开关装置的电控元件与所述电控装置电控连接。
2.如权利要求1所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控装置包括电源和接触器A，该接触器A的主触头A连接在电网与网侧变流器之间的电路上，该接触器A的辅助触点A串接所述电控开关装置的电控元件连接在所述电源两极上。
3.如权利要求1所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控装置包括电源、接触器A和接触器B，所述接触器A的主触头A连接在电网与网侧变流器之间的电路上，所述接触器B的主触头B一端连接在电网与网侧变流器之间的电路上、另一端串接整流器和电阻连接在网侧变流器与机侧变流器之间的正负母线上，构成母线软启回路，所述接触器B的辅助触点B与所述接触器A的辅助触点A和所述电控开关装置的电控元件串接后连接在所述电源两极上。
4.如权利要求1所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控装置包括电源、接触器C和电力电子设备供电电路的控制器，所述控制器的控制端连接所述接触器C的控制绕组C两端，所述接触器C的主触头C串接所述电控开关装置的电控元件连接在所述电源两极上。
5.如权利要求1所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控装置为电力电子设备供电电路的控制器，该控制器的控制端连接所述电控开关装置的电控元件。
6.如权利要求1至5之一所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控开关装置为接触器D，所述电控开关装置的开关元件为该接触器D的主触头D，所述电控开关装置的电控元件为该接触器D的控制绕组D。
7.如权利要求1至5之一所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控开关装置为以三极管为开关元件和电控元件的三极管控制电路。
8.如权利要求1至5之一所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控开关装置为以绝缘栅双极型晶体管为开关元件和电控元件的绝缘栅双极型晶体管控制电路。
9.如权利要求1至5之一所述的电力电子设备母线电容放电装置，其特征在于，所述电控开关装置为以金属氧化物半导体场效应管为开关元件和电控元件的金属氧化物半导体场效应管控制电路。
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