CN213185871U - 一种多级可调直流电容快速放电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多级可调直流电容快速放电装置，包括多个并联连接的放电回路，与多级快速放电控制器信号连接的直流电压采集装置、半导体开关状态开入装置、PWM驱动脉冲装置；所述放电回路包括串联连接的放电电阻和半导体开关，所述放电电阻两端并联连接续流二极管，所述半导体开关连接稳压管的两端后分别与PWM脉冲装置和多级快速放电控制器连接。本实用新型一种多级可调直流电容快速放电装置，可以采用较小额定电流的半导体开关器件，降低装置成本，同时通过多级电阻放电，实现直流电容电压的快速放电。
Description
技术领域
本实用新型属于电气自动化设备技术领域，涉及一种多级可调直流电容快速放电装置。
背景技术
在电力电子变换器中尤其以基于全控型电力电子器件的电压源型变流器应用最为广泛，其在各种大容量变流器装置中得到了广泛的应用，例如，两电平H桥电压源型变流器和三电平H桥电压源型变流器在基于链式变流器的高压变频调速器和新型静止同步补偿器中得到了广泛应用，两电平MMC电压源变流模块和三电平MMC电压源变流模块在柔性直流输电装置中得到了广泛应用，等等。
这些电压源型变流器在正常运行或正常工作驱动脉冲闭锁后都可能面临直流侧电容电压的平衡问题或自动控制直流侧电容快速放电问题。采用可调的直流电容放电装置并接在直流电容两端可以实现直流侧电容电压的平衡控制和自动控制直流侧电容放电。当直流电容两端并接的放电电阻阻值较大，在刚开始放电，直流电压较高时，电容电压可以快速放电，但在直流电压降低到一定程度时，其放电速度会变得缓慢，这时希望并接阻值较小的放电电阻，增大放电电流，达到快速放电的目的，并接阻值较小的放电电阻，对于刚开始直流电压较高时，放电电流将很大，需要采用很大额定电流的半导体开关器件来实现，直流电容放电装置会面临成本太高的问题，因此有必要采用多级放电电阻，相对较小额定电流的半导体开关器件来实现直流电容快速放电的装置，以便降低装置成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种多级可调直流电容快速放电装置，可以降低装置成本，通过多级电阻放电实现直流电容电压的快速放电。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种多级可调直流电容快速放电装置，包括多个并联连接的放电回路，与多级快速放电控制器信号连接的直流电压采集装置、半导体开关状态开入装置、PWM驱动脉冲装置；所述放电回路包括串联连接的放电电阻和半导体开关，所述放电电阻两端并联连接续流二极管，所述半导体开关连接稳压管的两端后分别与PWM脉冲装置和多级快速放电控制器连接。
进一步的,放电电阻的一端和所述续流二极管的阴极连接后与电压源逆变器的直流电容C1的正极性端DC+相连接，所述放电电阻的另一端和续流二极管的阳极相连接，所述半导体开关的集电极连接续流二极管的阳极，所述半导体开关的基极连接稳压管的阴极，所述半导体开关的发射极与稳压管的阳极连接后与电压源逆变器的直流电容C1的负极性端DC-相连接，所述稳压管的阴极与PWM脉冲驱动装置连接，稳压管的阳极与多级快速放电控制器线路连接。
进一步的,直流电压采集装置实时采集直流电容两端的电压，并将采样值传送到多级快速放电控制器。
进一步的,半导体开关状态开入装置实时获取半导体开关的开通和关断状态，并将状态量传达到多级快速放电控制器。
进一步的,多级快速放电控制器生成PWM驱动脉冲控制半导体开关的开通和关断。
进一步的,多个并联连接的放电回路为至少两个并联连接的放电回路，且两个放电回路中的放电电阻阻值不同。可以根据不同的直流电压值导通放电电阻阻值不同的放电回路，通过不同阻值的放电电阻进行放电，降低装置成本。
与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：
1.本实用新型一种多级可调直流电容快速放电装置可以采用较小额定电流的半导体开关器件，降低装置成本，同时通过多级电阻放电，实现直流电容电压的快速放电；
2.本实用新型一种多级可调直流电容快速放电装置采用较低额定电流的半导体开关器件实现可调直流电容放电装置，直流电压较高时，先开通含有阻值较大的放电电阻回路上的半导体开关，通过阻值较大的放电电阻放电，可以采用较小额定电流、高耐压的半导体开关器件来实现直流电容放电，以便降低装置成本；直流电压降低到一定值时，再关断该半导体开关，开通含有阻值较小的放电电阻回路上的半导体开关，通过阻值较小的放电电阻放电，可以采用常规额定电流，低耐压的半导体开关器件来实现直流电容放电，进一步降低装置成本；直流电压降低到更小的值时，同时开通半导体开关,通过放电电阻并联放电，相当于进一步减小放电电阻的阻值，可以加速低直流电容电压的放电速度。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本实用新型的构成图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
一种多级可调直流电容快速放电装置，包括多个并联连接的放电回路，与多级快速放电控制器信号连接的直流电压采集装置、半导体开关状态开入装置、PWM驱动脉冲装置；所述放电回路包括串联连接的放电电阻和半导体开关，所述放电电阻两端并联连接续流二极管，所述半导体开关的基极和发射极连接稳压管的两端后分别与PWM脉冲装置和多级快速放电控制器连接。
如图1所示，本实施例采用两个并联连接的放电回路。该图虚线框内是本实施例一种多级可调直流电容快速放电装置的构成原理图，虚线框外是本实施例一种多级可调直流电容快速放电装置对直流电容放电时的应用接线图。
本实施例一种多级可调直流电容快速放电装置，包括：第一放电电阻R1，第二放电电阻R2，第一续流二极管D1，第一续流二极管D2，第一半导体开关S1，第二半导体开关S2，第一稳压管Z1，第二稳压管Z2，直流电压采集模块，半导体开关S1、S2状态开入模块，PWM驱动脉冲模块，多级快速放电控制器。
放电电阻R1的一端和续流二极管D1的阴极相连接，与放电电阻R2的一端、续流二极管D2的阴极相连接，再与电压源逆变器的直流电容C1的正极性端DC+相连接；放电电阻R1的另一端和第一半导体开关S1的集电极以及续流二极管D1的阳极相连接；放电电阻R2的另一端和第二半导体开关S2的集电极以及续流二极管D2的阳极相连接；半导体开关S1的发射极和S2的发射极相连接，再与电压源逆变器的直流电容C1的负极性端DC-相连接；第一稳压管Z1的阴极和半导体开关S1的基极相连接，第二稳压管Z2的阴极和半导体开关S2的基极相连接，稳压管S1和S2的阳极相连接后与电压源逆变器的直流电容C1的负极性端DC-相连接。
本实施例直流电压采集模块实时采集直流电容C1两端的电压，并将采样值传送到多级快速放电控制器。半导体开关S1、S2状态开入模块实时获取S1、S2的开通和关断状态，并将状态量传送到多级快速放电控制器。多级快速放电控制器生成PWM驱动脉冲，控制S1、S2的开通和关断。放电电阻R1为阻值较大的电阻，放电电阻R2为阻值较小的电阻，两个放电电阻各串联一个半导体开关，形成并联连接。
本实施例多级可调直流电容快速放电装置的原理是：
多级快速放电控制器根据采集到的直流电容电压及S1、S2的开通和关断状态生成控制信号，通过PWM驱动脉冲模块控制半导体开关S1和S2的开通和关断。直流电压较高时，先开通半导体开关S1，通过阻值较大的放电电阻R1放电，可以采用较小额定电流、高耐压的半导体开关器件来实现直流电容放电；当直流电压降低到一定值时，再关断半导体开关S1，开通半导体开关S2，通过阻值较小的放电电阻R2放电，可以采用常规额定电流，低耐压的半导体开关器件来实现直流电容放电；当直流电压降低到更小的值时，同时开通半导体开关S1，半导体开关S2，通过放电电阻R1和R2并联放电，相当于进一步减小放电电阻的阻值，可以加速低直流电容电压的放电速度，从而实现直流电容的三级快速放电，同时降低器件成本。
按以上原理，本实施例电路也可以扩展到更多并联连接的由放电电阻和半导体开关串联形成的放电回路，构成更多级数的放电回路，使用更小额定电流的半导体开关，来实现更高电压的直流电容快速放电。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种多级可调直流电容快速放电装置，其特征在于，包括多个并联连接的放电回路，与多级快速放电控制器信号连接的直流电压采集装置、半导体开关状态开入装置、PWM驱动脉冲装置；所述放电回路包括串联连接的放电电阻和半导体开关，所述放电电阻两端并联连接续流二极管，所述半导体开关连接稳压管的两端后分别与PWM脉冲装置和多级快速放电控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种多级可调直流电容快速放电装置，其特征在于，所述放电电阻的一端和所述续流二极管的阴极连接后与电压源逆变器的直流电容C1的正极性端DC+相连接，所述放电电阻的另一端和续流二极管的阳极相连接，所述半导体开关的集电极连接续流二极管的阳极，所述半导体开关的基极连接稳压管的阴极，所述半导体开关的发射极与稳压管的阳极连接后与电压源逆变器的直流电容C1的负极性端DC-相连接，所述稳压管的阴极与PWM脉冲驱动装置连接，稳压管的阳极与多级快速放电控制器线路连接。
3.根据权利要求1所述的一种多级可调直流电容快速放电装置，其特征在于，所述直流电压采集装置实时采集直流电容两端的电压，并将采样值传送到多级快速放电控制器。
4.根据权利要求1所述的一种多级可调直流电容快速放电装置，其特征在于，所述半导体开关状态开入装置实时获取半导体开关的开通和关断状态，并将状态量传达到多级快速放电控制器。
5.根据权利要求1所述的一种多级可调直流电容快速放电装置，其特征在于，所述多级快速放电控制器生成PWM驱动脉冲控制半导体开关的开通和关断。
6.根据权利要求1所述的一种多级可调直流电容快速放电装置，其特征在于，所述多个并联连接的放电回路为至少两个并联连接的放电回路，且不同放电回路中的放电电阻阻值不同。
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| CN113793815A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-14 | 杭州广立微电子股份有限公司 | 一种宽电压范围高速多级放电电路、测试系统和放电方法 |
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| CN113793815B (zh) * | 2021-09-26 | 2024-04-26 | 杭州广立测试设备有限公司 | 一种宽电压范围高速多级放电电路、测试系统和放电方法 |
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