CN205945161U - 一种直流母线的放电电路及一种高压发生器 - Google Patents

一种直流母线的放电电路及一种高压发生器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种直流母线的放电电路及一种高压发生器，涉及高压发生器领域，所述直流母线间连接有母线电容，所述放电电路包括：第一放电电阻；绝缘栅双极型晶体管IGBT，与所述第一放电电阻串联后，与所述母线电容并联；控制器，连接所述IGBT的门极G，用于控制所述IGBT的导通或关断，从而在高压发生器停止工作时，IGBT能够导通，母线电容上的电荷流经放电电阻消耗殆尽；在高压发生器正常工作时，母线电容上可以存储电荷以备使用。IGBT耐压能力高，分断能力强，克服了现有技术中所采用的直流接触器耐压能力不及母线电容、不能有效分断的缺陷。

Description

一种直流母线的放电电路及一种高压发生器
技术领域
本实用新型涉及高压发生器领域，具体涉及一种直流母线的放电电路及一种高压发生器。
背景技术
医用CT机、X线机等使用高压发生器系统控制X射线球管。高压发生器系统工作于连续运行间歇加载模式，基于开关电源原理和谐振原理设计，其直流母线电容两端电压(即直流母线输出电压)高达40-150kV，在设备停机后需要使高压发生器及时、有效地放电，否则人误触高压发生器母线会立即死亡。
高压发生器直流母线电容上的电能之所以断电后不会很快消失，是因为电容自身的寄生电阻非常小，如果只通过自身的寄生电阻来放电，会需要相当长的时间才能完成。由于母线电容上存储的是直流电能，如果简单地在母线电容C0两端并联电阻R0及接触器KM0来放电，如图1所示，那么必须要求接触器KM0是直流接触器，否则接触器不能够有效分断，还容易关断时产生拉弧现象，引起其他安全事故。再者，现有的直流接触器一般耐压都不是很高，很难满足高压发生器母线电容的耐电压能力。即使有耐压满足要求的直流接触器，一方面该直流接触器的价格会很高，从而增加高压发生器的制造成本；另一方面该直流接触器的体积会比较大，从而导致高压发生器的体积较大，安装、使用及维护都不方便。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服如图1所示的现有技术中所采用的直流接触器耐电压能力不及母线电容、不能有效分断的缺陷。
为此，本实用新型提供一种直流母线的放电电路，所述直流母线间连接有母线电容，所述放电电路包括：第一放电电阻；绝缘栅双极型晶体管IGBT，与所述第一放电电阻串联后，与所述母线电容并联；控制器，连接所述IGBT的门极G，用于控制所述IGBT的导通或关断。
优选地，所述放电电路还包括第二放电电阻；以及，第二IGBT，与所述第二放电电阻串联后，与所述母线电容并联；所述控制器还连接所述第二IGBT的门极G，用于控制所述第二IGBT的导通或关断。
优选地，所述IGBT包括IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4；所述IGBT1的发射极E与所述IGBT2的集电极C连接，所述IGBT3的发射极E与所述IGBT4的集电极C连接；所述第一放电电阻的一端与所述IGBT1的发射极E连接，另一端与所述IGBT3的发射极E连接；所述控制器分别连接所述IGBT1、所述IGBT2、所述IGBT3和所述IGBT4的门极G，用于控制其导通或关断。
优选地，所述放电电路还包括电压检测单元，与所述母线电容并联，用于检测直流母线间的电压。
优选地，所述IGBT还可以替换为可控硅；相应地，IGBT的门极对应可控硅的控制极G，IGBT的集电极C对应可控硅的阳极A，IGBT的发射极E对应可控硅的阴极C。
相应地，本实用新型还提供一种高压发生器，其特征在于，包括：直流母线；连接在所述直流母线间的母线电容；以及，上述任一项所述的放电电路，用于在所述高压发生器停止工作时对所述母线电容进行放电。
优选地，该高压发生器还包括：三相整流桥，其交流侧与三相交流电源相连接，直流侧与所述直流母线相连接；所述三相整流桥包括：电力二极管D1、电力二极管D2、电力二极管D3、电力二极管D4、电力二极管D5和电力二极管D6；所述电力二极管D1的阳极连接所述电力二极管D2的阴极，所述电力二极管D3的阳极连接所述电力二极管D4的阴极，所述电力二极管D5的阳极连接所述电力二极管D6的阴极；所述电力二极管D1、电力二极管D3、电力二极管D5的阴极相连接，所述电力二极管D2、电力二极管D4、电力二极管D6的阳极相连接；三相交流电源的第一相连接所述电力二极管D1的阳极，第二相连接所述电力二极管D3的阳极，第三相连接所述电力二极管D5的阳极。
优选地，所述三相整流桥的电力二极管包括以下任意之一：普通整流二极管、快速恢复二极管、肖特基二极管。
优选地，所述母线电容包括两个以上的电容串联或并联。
优选地，所述三相交流电源为220V或380V。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
1.本实用新型提供的直流母线的放电电路及一种高压发生器，采用IGBT与放电电阻串联后再与母线电容并联，通过控制器连接IGBT的门极G以控制IGBT的导通或关断，从而在高压发生器停止工作时，IGBT能够导通，母线电容上的电荷流经放电电阻消耗殆尽；在高压发生器正常工作时，母线电容上可以存储电荷以备使用。IGBT耐压能力高，分断能力强，克服了现有技术中所采用的直流接触器耐压能力不及母线电容、不能有效分断的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型背景技术中现有技术的放电电路；
图2A为本实用新型实施例1中直流母线的放电电路的电路图；
图2B为本实用新型实施例1中直流母线的放电电路的一种优选实施方式的电路图；
图2C为本实用新型实施例1中直流母线的放电电路的另一种优选实施方式的电路图；
图3A至3C为本实用新型实施例2中高压发生器的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种直流母线的放电电路，直流母线间连接有母线电容C1。如图2A所示，该放电电路包括第一放电电阻R1、绝缘栅双极型晶体管IGBT1和控制器2。
IGBT1与第一放电电阻R1串联后，与母线电容C1并联。
控制器2连接IGBT1的门极G，用于控制IGBT1的导通或关断，即控制器通过在IGBT1的门极G和发射极E之间加以一定的电压差来控制IGBT1的导通或关断。通常情况下控制器连接地，同时IGBT1的发射极E也连接地。在IGBT1的发射极E不接地的情况下，作为一种替代形式，控制器2可以同时连接IGBT1的门极G和发射极E以控制器IGBT1的导通或关断。
上述直流母线的放电电路，采用IGBT与放电电阻串联后再与母线电容并联，通过控制器连接IGBT的门极G以控制IGBT的导通或关断，从而在高压发生器停止工作时，IGBT能够导通，母线电容上的电荷流经放电电阻消耗殆尽；在高压发生器正常工作时，母线电容上可以存储电荷以备使用。IGBT耐压能力高，分断能力强，克服了现有技术中所采用的直流接触器耐压能力不及母线电容、不能有效分断的缺陷。
作为本实施例的一种优选实施方式，如图2B所示，该放电电路还包括第二放电电阻R2，以及第二IGBT，即IGBT2。IGBT2与第二放电电阻R2串联后，与母线电容并联。控制器还连接IGBT2的门极G，用于控制IGBT2的导通或关断，即控制器通过在IGBT2的门极G和发射极E之间加以一定的电压差来控制IGBT2的导通或关断。通常情况下控制器连接地，同时IGBT2的发射极E也连接地。在IGBT2的发射极E不接地的情况下，作为一种替代形式，控制器2可以同时连接IGBT2的门极G和发射极E以控制器IGBT2的导通或关断。
例如，当高压发生器1停止工作时，控制IGBT1导通，母线电容C1上的电荷会流经放电电阻R1，并在放电电阻R1和IGBT1中消耗殆尽；或者，控制IGBT2导通，母线电容C1上的电荷会流经放电电阻R2，并在放电电阻R2和IGBT2中消耗殆尽；或者，控制IGBT1和IGBT2同时导通，母线电容C1上的电荷同时流经放电电阻R1和R2，并在放电电阻R1和R2以及IGBT1和IGBT2中消耗殆尽。
作为本实施例的另一种优选实施方式，如图2C所示，IGBT包括IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4。具体地，IGBT1的发射极E与IGBT2的集电极C连接，IGBT3的发射极E与IGBT4的集电极C连接；第一放电电阻的一端与IGBT1的发射极E连接，另一端与IGBT3的发射极E连接。
控制器分别连接IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极G，用于控制其导通或关断，即控制器通过在IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极G和发射极E之间加以一定的电压差来分别控制IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的导通或关断。通常情况下控制器连接地，同时IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的发射极E也连接地。在IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的发射极E不接地的情况下，作为一种替代形式，控制器2可以同时连接IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极G和发射极E以分别控制器IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的导通或关断。
例如，当高压发生器停止工作时，控制IGBT1和IGBT4导通，母线电容C1上的电荷会流经放电电阻R1，并在放电电阻R1和IGBT中消耗殆尽；或者，当高压发生器停止工作时，控制IGBT2和IGBT3导通，母线电容C1上的电荷会流经放电电阻R1，并在放电电阻R1和IGBT中消耗殆尽。
优选地，上述任一实施方式中，该放电电路还包括电压检测单元，与母线电容并联，用于检测直流母线间的电压。控制器根据电压检测单元所检测到的直流母线间的电压控制IGBT导通或关断。
例如，在高压发生器停止工作时，当直流母线间的电压较高时，以占空比较大的方波控制IGBT导通；当直流母线间的电压较低时，以占空比较小的方波控制IGBT导通。通过不同占空比的方波控制IGBT导通时间的长短，从而控制放电速度的快慢。
或者，若电路中包括两个或两个以上的放电电阻，如图2B和2C所示，则当直流母线间的电压较高时，控制IGBT使母线电容的电荷流经所有的放电电阻；当直流母线间的电压较低时，控制IGBT使母线电容的电荷仅流经部分放电电阻。通过控制IGBT使母线电容的电荷流经不同个数的放电电阻，从而控制放电速度的快慢。
需要补充说明的是，本实施例中的IGBT还可以替换为可控硅。相应地，IGBT的门极对应可控硅的控制极G，IGBT的集电极C对应可控硅的阳极A，IGBT的发射极E对应可控硅的阴极C。
实施例2
本实施例提供一种高压发生器，包括直流母线、连接在直流母线间的母线电容C1，以及实施例1所述的放电电路，如图3A至3C所示。该放电电路用于在高压发生器1停止工作时对母线电容C1进行放电。
上述高压发生器，采用IGBT与放电电阻串联后再与母线电容并联，通过控制器连接IGBT的门极G以控制IGBT的导通或关断，从而在高压发生器停止工作时，IGBT能够导通，母线电容上的电荷流经放电电阻消耗殆尽；在高压发生器正常工作时，母线电容上可以存储电荷以备使用。IGBT耐压能力高，分断能力强，克服了现有技术中所采用的直流接触器耐压能力不及母线电容、不能有效分断的缺陷。
作为本实施例的一种优选实施方式，该高压发生器还包括三相整流桥，其交流侧与三相交流电源相连接，直流侧与直流母线相连接。
三相整流桥包括：电力二极管D1、电力二极管D2、电力二极管D3、电力二极管D4、电力二极管D5和电力二极管D6。具体地，电力二极管D1的阳极连接电力二极管D2的阴极，电力二极管D3的阳极连接电力二极管D4的阴极，电力二极管D5的阳极连接电力二极管D6的阴极。电力二极管D1、电力二极管D3、电力二极管D5的阴极相连接，电力二极管D2、电力二极管D4、电力二极管D6的阳极相连接。三相交流电源的第一相连接电力二极管D1的阳极，第二相连接电力二极管D3的阳极，第三相连接电力二极管D5的阳极。该第一相、第二相、第三相分别为三相交流电源中的三相。
优选地，三相整流桥的电力二极管包括以下任意之一：普通整流二极管、快速恢复二极管、肖特基二极管。
优选地，母线电容包括两个以上的电容串联或并联。
此外，三相交流电源为220V或380V。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种直流母线的放电电路，所述直流母线间连接有母线电容，其特征在于，所述放电电路包括：
第一放电电阻；
绝缘栅双极型晶体管IGBT，与所述第一放电电阻串联后，与所述母线电容并联；
控制器，连接所述IGBT的门极G，用于控制所述IGBT的导通或关断。
2.根据权利要求1所述的放电电路，其特征在于，所述放电电路还包括第二放电电阻；以及
第二IGBT，与所述第二放电电阻串联后，与所述母线电容并联；
所述控制器还连接所述第二IGBT的门极G，用于控制所述第二IGBT的导通或关断。
3.根据权利要求1所述的放电电路，其特征在于，所述IGBT包括IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4；
所述IGBT1的发射极E与所述IGBT2的集电极C连接，所述IGBT3的发射极E与所述IGBT4的集电极C连接；所述第一放电电阻的一端与所述IGBT1的发射极E连接，另一端与所述IGBT3的发射极E连接；
所述控制器分别连接所述IGBT1、所述IGBT2、所述IGBT3和所述IGBT4的门极G，用于控制其导通或关断。
4.根据权利要求1所述的放电电路，其特征在于，所述放电电路还包括电压检测单元，与所述母线电容并联，用于检测直流母线间的电压。
5.根据权利要求1至4任一所述的放电电路，其特征在于，所述IGBT还可以替换为可控硅；相应地，IGBT的门极对应可控硅的控制极G，IGBT的集电极C对应可控硅的阳极A，IGBT的发射极E对应可控硅的阴极C。
6.一种高压发生器，其特征在于，包括：
直流母线；
连接在所述直流母线间的母线电容；以及
权利要求1至5任一项所述的放电电路，用于在所述高压发生器停止工作时对所述母线电容进行放电。
7.根据权利要求6所述的高压发生器，其特征在于，还包括：
三相整流桥，其交流侧与三相交流电源相连接，直流侧与所述直流母线相连接；
所述三相整流桥包括：电力二极管D1、电力二极管D2、电力二极管D3、电力二极管D4、电力二极管D5和电力二极管D6；
所述电力二极管D1的阳极连接所述电力二极管D2的阴极，所述电力二极管D3的阳极连接所述电力二极管D4的阴极，所述电力二极管D5的阳极连接所述电力二极管D6的阴极；所述电力二极管D1、电力二极管D3、电力二极管D5的阴极相连接，所述电力二极管D2、电力二极管D4、电力二极管D6的阳极相连接；
三相交流电源的第一相连接所述电力二极管D1的阳极，第二相连接所述电力二极管D3的阳极，第三相连接所述电力二极管D5的阳极。
8.根据权利要求7所述的高压发生器，其特征在于，所述三相整流桥的电力二极管包括以下任意之一：普通整流二极管、快速恢复二极管、肖特基二极管。
9.根据权利要求6所述的高压发生器，其特征在于，所述母线电容包括两个以上的电容串联或并联。
10.根据权利要求7或8任一项所述的高压发生器，其特征在于，所述三相交流电源为220V或380V。
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Date of cancellation: 20220113

Granted publication date: 20170208

Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Suzhou High tech Industrial Development Zone Branch

Pledgor: SUZHOU POWERSITE ELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2021320010045