CN214674840U - 母线电容预充电电路、变换器及电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种母线电容预充电电路、变换器及电机控制系统。该母线电容预充电电路包括：预充电电阻，其输入端与变换器的第一端电连接，预充电电阻用于在检测到变换器上电时，接入变换器的第一端输入的交流电并输出；整流电路，其输入端与预充电电阻的输出端电连接，用于接入预充电电阻输出的交流电，并将其整流为直流电后输出；以及常闭开关电路，常闭开关电路的输入端与整流电路的输出端电连接，常闭开关电路的第一输出端和第二输出端分别与变换器中母线电容的两端电连接；常闭开关电路用于将整流电路输出的直流电输出至母线电容的两端，以为母线电容进行预充电。本实用新型可以解决预充电过程中变换器主回路和控制回路上电顺序的问题。

Description

母线电容预充电电路、变换器及电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及变频技术领域，特别涉及一种母线电容预充电电路、变换器及电机控制系统。

背景技术

目前，四象限变频器、单相变频器、三相变频器、风电变流器以及光伏逆变器等变换器中的中间直流环节一般包含大量的母线电容，为降低上电时产生的电流冲击，需要配置预充电系统。

现有技术通过设置一路由开关器件和预充电电阻组成的预充电控制电路，以在变换器上电初期利用其自身的整流环节为母线电容进行预充电。但是此类预充电系统，变换器中的主回路会比控制回路先得电，导致变换器主回路中的IGBT会存在误导通的情况；IGBT当不可整控整流使用时，其中的续流二极管反向耐压只有1200V，容易受电网电压波动而损坏；且在预充电时，还需要配置额外的辅助电源供电线圈，不仅影响系统体积还增加了系统成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种母线电容预充电电路，旨在解决预充电过程中变换器主回路先得电控制回路后得电，主回路中的IGBT会存在误导通的情况以及需要额外的辅助电源供电线圈等问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种母线电容预充电电路。所述母线电容预充电电路包括：

预充电电阻，所述预充电电阻的输入端与所述变换器的输入端电连接，所述预充电电阻用于在检测到所述变换器上电时，接入所述变换器的输入端输入的交流电并输出；

整流电路，所述整流电路的输入端与所述预充电电阻的输出端电连接，所述整流电路用于接入所述预充电电阻输出的交流电，并将其整流为直流电后输出；以及

常闭开关电路，所述常闭开关电路的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述常闭开关电路的第一输出端和第二输出端分别与所述变换器的母线电容的两端电连接；所述常闭开关电路用于将所述整流电路输出的直流电输出至所述母线电容的两端，以为所述母线电容进行预充电；

或者，所述常闭开关电路设于所述变换器的输入端和所述预充电电阻之间；所述常闭开关电路的输入端与所述变换器的输入端电连接，所述常闭开关电路的输出端与所述预充电电阻的输入端电连接；所述常闭开关电路用于在所述变换器上电时，接入所述变换器的输入端输入的交流电，并将之输出至所述预充电电阻的输入端；

或者，所述常闭开关电路设于所述预充电电阻和所述整流电路之间；所述常闭开关电路的输入端与所述预充电电阻的输出端电连接，所述常闭开关电路的输出端与所述整流电路的输入端电连接；所述常闭开关电路用于接入所述预充电电阻输出的交流电，并将之输出至所述常闭开关电路的输入端。

可选地，所述预充电电阻包括至少一个热敏电阻，每一所述热敏电阻的一端均与所述变换器的输入端电连接，每一所述热敏电阻的另一端均与所述整流电路的输入端电连接；

或者，所述预充电电阻包括至少一个热敏电阻及至少一个缓冲电阻，每一所述热敏电阻的第一端均与每一所述缓冲电阻的第一端连接，每一所述热敏电阻和每一所述缓冲电阻两者中任意一者的第二端为所述预充电电阻的输入端，两者中另一者的第二端为所述预充电电阻的输出端。

可选地，所述整流电路为不可控整流电路。

本实用新型还提出一种变换器，所述变换器包括：

交流输入端，用于接入交流电；

如上所述的母线电容预充电电路；以及

变换器主回路，所述变换器主回路的输入端分别与所述交流输入端和所述母线电容预充电电路电连接，所述变换器主回路中设有多个电压母线，且每两个所述电压母线之间连接有至少一个母线电容。

可选地，所述变换器主回路包括：

整流侧IGBT电路，所述整流侧IGBT电路与所述交流输入端电连接，以用于将所述交流输入端接入的交流电整流为直流电后输出；

母线电容电路，包括多个所述电压母线，每两个所述电压母线之间连接有至少一个母线电容，且每一所述母线电容并联有母线电阻；所述母线电容电路与所述整流侧IGBT电路电连接，以用于接入经所述整流侧IGBT电路整流后的直流电并输出；以及

逆变侧IGBT电路，所述逆变侧IGBT电路与所述母线电容电路电连接，以用于将所述母线电容电路输出的直流电逆变为交流电后输出至电机。

可选地，所述变换器主回路还包括：第一开关电路和LCL滤波电路；所述第一开关电路和所述LCL滤波电路串联连接以形成开关滤波电路，所述开关滤波电路设于所述交流输入端和所述变换器主回路之间，以用于与二者分别电连接；所述第一开关电路用于在闭合时，将所述交流输入端接入的交流电经所述LCL滤波电路滤波处理后输出至所述变换器主回路。

可选地，所述变换器还包括：

电压检测电路，所述电压检测电路包括有多个电压检测端，多个所述电压检测端用于与所述变换器主回路中母线电容两端的电压母线连接，以对所述电压母线进行电压检测，并输出相应的电压检测信号；以及

主控装置，所述主控装置分别与所述电压检测电路及所述变换器主回路电连接，所述主控装置用于根据所述电压检测信号确定所述母线电容预充电完成后，输出自检控制信号至所述变换器主回路，以控制所述变换器主回路进入自检状态。

可选地，所述变换器还包括：

电流检测电路，所述电流检测电路包括有多个电流检测端，多个所述电流检测端均用于与所述变换器主回路的输入端电连接，以对输入至所述变换器主回路的任一相交流电进行电流检测，并输出相应的电流检测信号；

所述主控装置还与所述电流检测电路电连接，所述主控装置还用于根据所述电流检测信号和所述电压检测信号确定所述变换器主回路自检完成后，控制所述变换器主回路进入热备用状态。

可选地，在所述变换器主回路处于所述热备用状态时，所述主控装置还用于根据接收到的开机控制信号，控制所述母线电容预充电电路中的常闭开关电路断开及所述第一开关电路闭合，并驱动所述变换器主回路工作；

在所述变换器主回路处于工作状态时，所述主控装置还用于根据接收到的停机控制信号，控制所述母线电容预充电电路中的常闭开关电路闭合及所述第一开关电路断开，以使所述变换器主回路再次进入所述热备用状态。

本实用新型还提出一种电机控制系统，所述电机控制系统包括：

反电势采样装置，用于对电机运行时产生的反电势进行采样，并输出相应的反电势采样信号；以及

如上所述的变换器，所述变换器与所述反电势采样装置的输出端电连接，所述变换器用于根据所述反电势采样信号确定所述电机的工作状态并工作。

本实用新型母线电容预充电电路通过设置预充电电阻、整流电路及常闭开关电路，并通过预充电电阻在变换器上电时同步接入流入变换器输入端的交流电，并经整流电路将之整流为直流电后经常闭开关电路为变换器中的母线电容进行充电。本实用新型通过在变换器上电时，自动独立运行以为母线电容进行预充电，不受变换器中控制回路的控制，变换器中的主回路和控制回路均处于不得电状态，因此不会导致主回路中的IGBT误导通，从而解决了预充电过程中变换器主回路和控制回路上电顺序的问题，且无需使用变换器自身的整流环节，进而无需配置额外的辅助电源供电线圈，有利于降低系统体积和系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型母线电容预充电电路一实施例的功能结构示意图；

图2为本实用新型母线电容预充电电路另一实施例的功能结构示意图；

图3为本实用新型母线电容预充电电路另一实施例的功能结构示意图；

图4为本实用新型母线电容预充电电路应用于四象限变频器时一实施例的电路结构示意图；

图5为现有技术中采用交流预充电的变换器一实施例的电路结构示意图；

图6为现有技术中采用直流预充电的变换器另一实施例的电路结构意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	预充电电阻	55	LCL滤波电路
20	整流电路	56	电流检测电路
				30	常闭开关电路	R/S/T	三相输入端
R1～R3	热敏电阻	U/VW	三相输出端
				R4～R6	缓冲电阻	HALL	霍尔器件
40	交流输入端	C1～C3	滤波电容
				50	变换器主回路	C4～C5	母线电容
51	整流侧IGBT电路	R7～R8	母线电阻
				52	母线电容电路	预充电开关	K2
53	逆变侧IGBT电路	上电开关	K1
				54	第一开关电路

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种母线电容预充电电路，可应用于四象限变频器、单相变频器、三相变频器、风电变流器以及光伏逆变器等变换器中，变换器中的直流环节(即正、负电压母线之间)可包括有至少一个母线电容(C4～C5)。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述母线电容预充电电路包括：

预充电电阻10，所述预充电电阻10的输入端与所述变换器的输入端电连接，所述预充电电阻10用于在检测到所述变换器上电时，接入所述变换器的输入端输入的交流电并输出；

整流电路20，所述整流电路20的输入端与所述预充电电阻10的输出端电连接，所述整流电路20用于接入所述预充电电阻10输出的交流电，并将其整流为直流电后输出；以及

常闭开关电路30，所述常闭开关电路30的输入端与所述整流电路20的输出端电连接，所述常闭开关电路30的第一输出端和第二输出端分别与所述变换器的母线电容(C4～C5)的两端电连接；所述常闭开关电路30用于将所述整流电路20输出的直流电输出至所述母线电容(C4～C5)的两端，以为所述母线电容(C4～C5)进行预充电；

或者，所述常闭开关电路30设于所述变换器的输入端和所述预充电电阻 10之间；所述常闭开关电路30的输入端与所述变换器的输入端电连接，所述常闭开关电路30的输出端与所述预充电电阻10的输入端电连接；所述常闭开关电路30用于在所述变换器上电时，接入所述变换器的输入端输入的交流电，并将之输出至所述预充电电阻10的输入端；

或者，所述常闭开关电路30设于所述预充电电阻10和所述整流电路20 之间；所述常闭开关电路30的输入端与所述预充电电阻10的输出端电连接，所述常闭开关电路30的输出端与所述整流电路20的输入端电连接；所述常闭开关电路30用于接入所述预充电电阻10输出的交流电，并将之输出至所述常闭开关电路30的输入端。

本实施例中，变换器的输入端可经交流输入端40与电网等交流电源连接。当变换器上电时，即电网等交流电源来电时，预充电电阻10的输入端和变换器的输入端可同步接收到电网等交流电源输出的交流电，预充电电阻10可利用自身的阻抗限制电路中突增的交流电流，以避免瞬间本实用新型母线电容预充电电路输出过大的预充电电流对变换器中的逆变环节造成损坏。而此时，变换器的主回路与交流输入端40之间可存在处于默认断开状态的开关电路 (变换器中的控制装置根据按键信号或者通讯信号控制该开关电路闭合)，因此变换器的主回路不得电。

整流电路20可采用不可控整流器件构建组成。整流电路20用于将预充电电阻10限制后的交流电整流为直流形式的预充电电流后输出。

常闭开关电路30可采用常闭继电器、常闭断路器、常闭接触器等常闭开关器件中的一种或多种构建组成。常闭开关电路30中的常闭开关器默认处于闭合状态，因此在预充电阶段，常闭开关电路30也为处于闭合状态，以将整流电路20输出的直流形式的预充电电流输出至变换器中母线电容(C4～C5)的两端，构成预充电回路为母线电容(C4～C5)进行预充电。当然可以理解的是，当正、负电压母线之间连接有多个母线电容(C4～C5)时，常闭开关电路30的第一输出端和第二输出端只需分别连接于正、负电压母线上即可为多个母线电容(C4～C5)进行充电。在其他两例可选实施例中，常闭开关电路30的设置位置还可以设于变换器的输入端和预充电电阻10之间，或者还可设于预充电电阻10和整流电路20之间，但无论设于何处，常闭开关电路30都用于将接入的交流电或者直流电输出至后续电路。本实施例以常闭开关电路30设于整流电路20和母线电容(C4～C5)之间为例进行说明。

本实用新型母线电容预充电电路通过设置预充电电阻10、整流电路20及常闭开关电路30，并通过预充电电阻10在变换器上电时同步接入流入变换器输入端的交流电，并经整流电路20将之整流为直流电后经常闭开关电路30 为变换器中的母线电容(C4～C5)进行充电。本实用新型通过在变换器上电时，自动独立运行以为母线电容(C4～C5)进行预充电，不受变换器中控制回路的控制，变换器中的主回路和控制回路均处于不得电状态，因此不会导致主回路中的IGBT误导通，从而解决了预充电过程中变换器主回路50和控制回路上电顺序的问题，且无需使用变换器自身的整流环节，进而无需配置额外的辅助电源供电线圈，有利于降低系统体积和系统成本。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述预充电电阻10包括至少一个热敏电阻(R1～R3)，每一所述热敏电阻(R1～R3)的一端均与所述变换器的输入端电连接，每一所述热敏电阻(R1～R3)的另一端均与所述整流电路20的输入端电连接；

或者，所述预充电电阻10包括至少一个热敏电阻(R1～R3)及至少一个缓冲电阻(R4～R6)，每一所述热敏电阻(R1～R3)的第一端均与每一所述缓冲电阻(R4～R6)的第一端连接，每一所述热敏电阻(R1～R3)和每一所述缓冲电阻(R4～R6)两者中任意一者的第二端为所述预充电电阻10的输入端，两者中另一者的第二端为所述预充电电阻10的输出端。

本实施例中，预充电电阻10的具体设置可根据变换器的种类确定，例如，当变换器为三相变频器时，预充电电阻10需对应设置为三路，以用于防止任一相中突增的交流电；当变换器为单相变频器时，只需对应设置为两路即可。热敏电阻(R1～R3)可用于在预充电过程中变换器发生母线电容(C4～C5)短路等故障时，根据故障时电路中激增的大电流和自身的温度特性，在故障时电阻值快速增大，以达到自动断开的效果，且该有益效果还存在于变换器上电初期，在此不再赘述。当预充电电阻10还包括缓冲电阻(R4～R6)时，缓冲电阻(R4～R6)可用于根据自身的固定阻值，进一步在电路中电流突增时扼制电流的上升速度，对变换器中的开关器件器进行保护。如此设置，可避免变换器上电初期和发生故障时产生的大电流对变换器中的开关器件造成损坏。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述整流电路20为不可控整流电路20。

本实施例中，不可控整流电可采用二极管等单相导通器件构建组成整流桥来实现。在一可选实施例中，由6个二极管构建组成的不可控三相整流桥，其耐压等级至少为1600V。由于不可控整流电路20无需在变换器中主控装置的控制下进行整流，进而解决了由于控制装置上电顺序使得整流效果并不可靠的问题。

本实用新型还提出一种变换器。参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述变换器包括：

交流输入端40，用于接入交流电；

如上所述的母线电容预充电电路；以及

变换器主回路50，所述变换器主回路50的输入端分别与所述交流输入端 40和所述母线电容预充电电路电连接，所述变换器主回路50中设有多个电压母线，且每两个所述电压母线之间连接有至少一个母线电容(C4～C5)。

本实施例中，交流输入端40可与电网或者DC-AC等交流电源连接，以用于接入电网或者DC-AC等交流电源输出的交流电。

变换器主回路50可采用MOS管或IGBT等功率开关器件构建多个彼此串接的变换电路来实现，多个变换电路可通过电压母线实现彼此之间的串接关系。变换器用于接入交流输入端40输出的交流电，并利用自身包括的变换电路对交流电不断进行电源变换，例如：整流、逆变或者变流等，以将交流电转换为相应的电源形式后输出至变换器输出端所驱动的负载，以驱动其工作。

由于该变换器包括上述母线电容预充电电路；所述母线电容预充电电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在变换器中使用了上述母线电容预充电电路，因此，该变换器的实施例包括上述母线电容预充电电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

参照图1至图6，所述变换器主回路50包括：

整流侧IGBT电路51，所述整流侧IGBT电路51与所述交流输入端40 电连接，以用于将所述交流输入端40接入的交流电整流为直流电后输出；

母线电容电路52，包括多个所述电压母线，每两个所述电压母线之间连接有至少一个母线电容(C4～C5)，且每一所述母线电容(C4～C5)并联有母线电阻(R7～R8)；所述母线电容电路52与所述整流侧IGBT电路51电连接，以用于接入经所述整流侧IGBT电路51整流后的直流电并输出；以及

逆变侧IGBT电路53，所述逆变侧IGBT电路53与所述母线电容电路52 电连接，以用于将所述母线电容电路52输出的直流电逆变为交流电后输出至电机。

本实施例中，整流侧IGBT电路51和逆变侧IGBT电路53均可由IGBT 构建组成。两者的拓扑结构由变换器的类型确定，例如，当变换器为四象限变频器时，整流侧IGBT电路51和逆变侧IGBT电路53可均采用6个IGBT 构成三相桥式电路来实现，并在变换器中主控装置的控制下分别执行整流和逆变的功能。

母线电容电路52为变换器中的中间直流环节，处于整流侧IGBT电路51 和逆变侧IGBT电路53之间。母线电容电路52通过利用电压母线将整流侧 IGBT电路51输出的直流电传输至逆变侧IGBT电路53的输入端，并通过在电压母线中设置有至少一个母线电容(C4～C5)，进一步滤除直流电中的交流成分，以提高输入至逆变侧IGBT电路53的直流电的电源质量。而本实施例中，每一母线电容(C4～C5)两端还并联有母线电阻(R7～R8)，当母线电容(C4～C5) 存在多个时，由于实际应用中每一母线电容(C4～C5)为不同电容值，因此每一母线电容(C4～C5)所需要的预充电电流和预充电电压均存在差异，通过对每一母线电容(C4～C5)设置一对应的母线电阻(R7～R8)，而多个母线电阻(R7～R8) 之间可形成分压电路，可对正、负电压母线上加载的母线电压进行对应分配，以满足每一母线电容(C4～C5)的预充电需求。需要注意的是，母线电阻(R7～R8) 的阻值需要与对应并联的母线电容(C4～C5)的电容值相匹配。通过将整流侧 IGBT电路51与逆变侧IGBT电路53直连到母线电容(C4～C5)，有效的降低直流环节的杂散电感以及整流侧IGBT在正常使用时的电压应力。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述变换器主回路50还包括：第一开关电路54和LCL滤波电路55；所述第一开关电路54和所述LCL 滤波电路55串联连接以形成开关滤波电路，所述开关滤波电路设于所述交流输入端40和所述变换器主回路50之间，以用于与二者分别电连接；所述第一开关电路54用于在闭合时，将所述交流输入端40接入的交流电经所述LCL 滤波电路55滤波处理后输出至所述变换器主回路50。

本实施例中，第一开关电路54可采用多路开关支路来实现，每一开关支路可采用断路器、继电器及接触器等开关器件中的一种或多种组合构建组成； LCL滤波电路55可采用电感元件和电容元件来构建实现。第一开关电路54 默认处于断开工作状态，只在变换器启动运行时，即预充电阶段结束后，根据接收到的开关控制信号闭合，且在闭合时才将交流输入端40接入的交流电传输至LCL滤波电路55，以使其经LCL滤波电路55滤波处理后再输出至变换器主回路50。通过设置第一开关电路54可对变换器主回路50的得电顺序进行控制，而设置LCL滤波电路55可提高输入至变换器主回路50的电源质量，进而提高其中整流侧IGBT电路51整流的精度。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述变换器还包括：

电压检测电路，所述电压检测电路包括有多个电压检测端，多个所述电压检测端用于与所述变换器主回路50中母线电容(C4～C5)两端的电压母线连接，以对所述电压母线进行电压检测，并输出相应的电压检测信号；以及

主控装置，所述主控装置分别与所述电压检测电路及所述变换器主回路 50电连接，所述主控装置用于根据所述电压检测信号确定所述母线电容预充电完成后，输出自检控制信号至所述变换器主回路50，以控制所述变换器主回路50进入自检状态。

本实施例中(电压检测电路和主控装置均未示出)，电压检测电路可采用变压器、线性光耦或者电压型霍尔元件中的一种或多种组合来实现。电压检测电路用于实时检测变换器中电压母线的电压大小，并可根据母线电压的波动连续输出与之对应的电压检测信号至主控装置。

主控装置可采用DSP、MCU或者FPGA等微处理器来实现。主控装置中可集成有相应的硬件电路及用于存储软件程序和算法或数据的存储器，并可通过多个接口/引脚分别与变换器中的其他功能电路连接，以用于根据其他功能电路输出的相关信号，控制多电平变换器的工作状态，从而实现对多电平变换器整体状态的监控。主控装置可对电压检测电路实时输出的电压检测信号进行数模转变和比较处理，以判断电压检测信号对应的母线电压值是否超出电压阈值，并在超出时，判定母线电容(C4～C5)的预充电过程完成。在一可选实施例中，该电压阈值对应为电网电压峰值的80％。当确定母线电容(C4～C5) 预充电完成后，主控装置可输出相应自检控制信号以控制变换器中的各个组件进行相应的自检任务，例如，校准输入至变换器主回路50的交流电流，对电网电压进行锁相等任务。在另一可选实施例中，电压检测电路还用于对交流输入端40接入的交流电进行电压检测，并输出相应的电压检测信号至主控装置，主控装置还用于在根据该电压检测信号确定交流输入端40接入的交流电压过压时，控制常闭开关电路30和第一开关电路54同时断开，以解决电网侧电压过高问题。如此设置，可使主控装置在预充电完成后对设备进行自检，以确保设备工作时各功能组件可正常工作。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述变换器还包括：电流检测电路56，所述电流检测电路56包括有多个电流检测端，多个所述电流检测端均用于与所述变换器主回路50的输入端电连接，以对输入至所述变换器主回路50的任一相交流电进行电流检测，并输出相应的电流检测信号；

所述主控装置还与所述电流检测电路56电连接，所述主控装置还用于根据所述电流检测信号和所述电压检测信号确定所述变换器主回路50自检完成后，控制所述变换器主回路50进入热备用状态。

可选地，在所述变换器主回路50处于所述热备用状态时，所述主控装置还用于根据接收到的开机控制信号，控制所述母线电容预充电电路中的常闭开关电路30断开及所述第一开关电路54闭合，并驱动所述变换器主回路50 工作；

在所述变换器主回路50处于工作状态时，所述主控装置还用于根据接收到的停机控制信号，控制所述母线电容预充电电路中的常闭开关电路30闭合及所述第一开关电路54断开，以使所述变换器主回路50再次进入所述热备用状态。

本实施例中，电流检测电路56可采用线性光耦合或者电流型霍尔器件来实现。电流检测电路56用于实时检测输入至变换器主回路50任一相的交流电流，并根据其波动连续输出与之对应的电压检测信号至主控装置。此阶段中，主控装置可根据电压检测信号及电流检测信号判断自检阶段中各功能组件的自检任务是否完成，例如：可根据电流检测信号判断是否完成去零漂移，根据电压采样信号判断电网电压锁相是否完成，并在确认完成时，使变换器进入热备用状态(热备用状态即常闭开关电路30处于闭合状态，且第一开关电路54处于断开状态；热备用状态下变换器可随时启动)。热备用状态下，主控装置可根据按键电路或者通讯电路输出的开机控制信号，控制常闭开关电路30断开及第一开关电路54同时零电压合闸，并输出多路IGBT驱动信号驱动变换器主回路50工作，以使能量从电网经变换器流向电机负载，而此时 LCL滤波电路55用于抬压。可以理解的是，当主控装置接收到按键电路或者通讯电路输出的停机控制信号时，可停止输出IGBT驱动信号，并可同时控制常闭开关电路30闭合及第一开关电路54断开，以使变换器再次进入热备用状态，以待下次启动。

综上，本实用新型变换器相较于传统变换器，节省了传统变换器中为预充电开关K1和上电开关K2进行预充电的辅助供电电源，有利于降低系统成本，且在热备用状态中启动变换器，可避免传统预充电方案中上电开关K2合闸后产生冲击电流的问题，而不可控整流电路则可解决传统1200V续流二极管耐压不足的问题，既提高了系统的可靠性，又进一步降低了系统成本。

本实用新型还提出一种电机控制系统。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，所述电机控制系统包括：

反电势采样装置，用于对电机运行时产生的反电势进行采样，并输出相应的反电势采样信号；以及

如上所述的变换器，所述变换器与所述反电势采样装置的输出端电连接，所述变换器用于根据所述反电势采样信号确定所述电机的工作状态并工作。

由于该电机控制系统包括上述变换器；所述变换器的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在电机控制系统中使用了上述变换器，因此，该电机控制系统的实施例包括上述变换器全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实施例中，电机可为交流电机，电机可根据变换器输出的交流电转动。因此，本领域技术人员可通过主控装置来控制变换器中各功能电路的整流/逆变状态以控制变换器所输出的交流电的相关参数，进而实现控制电机转速。而主控装置还可通过获取电机运行时的反电势，并通过对反电势进行相应的分析以判断电机所处的工作状态，如：电动状态和回馈状态。在电动状态时，通过控制变换器，使能量从交流输入端40流入，经过变换器输出至电机；在回馈状态时，能量从电机流入，主控装置此时可控制逆变侧IGBT电路53处于整流状态，而整流侧IGBT电路51处于逆变状态，以使能量经变换器流到电网，从而通过控制能量的流动，来实现变换器的功能。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种母线电容预充电电路，应用于变换器中，所述变换器中包括有至少一个母线电容；其特征在于，所述母线电容预充电电路包括：

预充电电阻，所述预充电电阻的输入端与所述变换器的输入端电连接，所述预充电电阻用于在检测到所述变换器上电时，接入所述变换器的输入端输入的交流电并输出；

整流电路，所述整流电路的输入端与所述预充电电阻的输出端电连接，所述整流电路用于接入所述预充电电阻输出的交流电，并将其整流为直流电后输出；以及

常闭开关电路，所述常闭开关电路的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述常闭开关电路的第一输出端和第二输出端分别与所述变换器的母线电容的两端电连接；所述常闭开关电路用于将所述整流电路输出的直流电输出至所述母线电容的两端，以为所述母线电容进行预充电；

或者，所述常闭开关电路设于所述变换器的输入端和所述预充电电阻之间；所述常闭开关电路的输入端与所述变换器的输入端电连接，所述常闭开关电路的输出端与所述预充电电阻的输入端电连接；所述常闭开关电路用于在所述变换器上电时，接入所述变换器的输入端输入的交流电，并将之输出至所述预充电电阻的输入端；

或者，所述常闭开关电路设于所述预充电电阻和所述整流电路之间；所述常闭开关电路的输入端与所述预充电电阻的输出端电连接，所述常闭开关电路的输出端与所述整流电路的输入端电连接；所述常闭开关电路用于接入所述预充电电阻输出的交流电，并将之输出至所述常闭开关电路的输入端。

2.如权利要求1所述的母线电容预充电电路，其特征在于，所述预充电电阻包括至少一个热敏电阻，每一所述热敏电阻的一端均与所述变换器的输入端电连接，每一所述热敏电阻的另一端均与所述整流电路的输入端电连接；

或者，所述预充电电阻包括至少一个热敏电阻及至少一个缓冲电阻，每一所述热敏电阻的第一端均与每一所述缓冲电阻的第一端连接，每一所述热敏电阻和每一所述缓冲电阻两者中任意一者的第二端为所述预充电电阻的输入端，两者中另一者的第二端为所述预充电电阻的输出端。

3.如权利要求1所述的母线电容预充电电路，其特征在于，所述整流电路为不可控整流电路。

4.一种变换器，其特征在于，所述变换器包括：

交流输入端，用于接入交流电；

如权利要求1-3任一项所述的母线电容预充电电路；以及

变换器主回路，所述变换器主回路的输入端分别与所述交流输入端和所述母线电容预充电电路电连接，所述变换器主回路中设有多个电压母线，且每两个所述电压母线之间连接有至少一个母线电容。

5.如权利要求4所述的变换器，其特征在于，所述变换器主回路包括：

整流侧IGBT电路，所述整流侧IGBT电路与所述交流输入端电连接，以用于将所述交流输入端接入的交流电整流为直流电后输出；

母线电容电路，包括多个所述电压母线，每两个所述电压母线之间连接有至少一个母线电容，且每一所述母线电容并联有母线电阻；所述母线电容电路与所述整流侧IGBT电路电连接，以用于接入经所述整流侧IGBT电路整流后的直流电并输出；以及

逆变侧IGBT电路，所述逆变侧IGBT电路与所述母线电容电路电连接，以用于将所述母线电容电路输出的直流电逆变为交流电后输出至电机。

6.如权利要求4所述的变换器，其特征在于，所述变换器主回路还包括：第一开关电路和LCL滤波电路；所述第一开关电路和所述LCL滤波电路串联连接以形成开关滤波电路，所述开关滤波电路设于所述交流输入端和所述变换器主回路之间，以用于与二者分别电连接；所述第一开关电路用于在闭合时，将所述交流输入端接入的交流电经所述LCL滤波电路滤波处理后输出至所述变换器主回路。

7.如权利要求6所述的变换器，其特征在于，所述变换器还包括：

电压检测电路，所述电压检测电路包括有多个电压检测端，多个所述电压检测端用于与所述变换器主回路中母线电容两端的电压母线连接，以对所述电压母线进行电压检测，并输出相应的电压检测信号；以及

主控装置，所述主控装置分别与所述电压检测电路及所述变换器主回路电连接，所述主控装置用于根据所述电压检测信号确定所述母线电容预充电完成后，输出自检控制信号至所述变换器主回路，以控制所述变换器主回路进入自检状态。

8.如权利要求7所述的变换器，其特征在于，所述变换器还包括：

电流检测电路，所述电流检测电路包括有多个电流检测端，多个所述电流检测端均用于与所述变换器主回路的输入端电连接，以对输入至所述变换器主回路的任一相交流电进行电流检测，并输出相应的电流检测信号；

所述主控装置还与所述电流检测电路电连接，所述主控装置还用于根据所述电流检测信号和所述电压检测信号确定所述变换器主回路自检完成后，控制所述变换器主回路进入热备用状态。

9.如权利要求8所述的变换器，其特征在于，在所述变换器主回路处于所述热备用状态时，所述主控装置还用于根据接收到的开机控制信号，控制所述母线电容预充电电路中的常闭开关电路断开及所述第一开关电路闭合，并驱动所述变换器主回路工作；

在所述变换器主回路处于工作状态时，所述主控装置还用于根据接收到的停机控制信号，控制所述母线电容预充电电路中的常闭开关电路闭合及所述第一开关电路断开，以使所述变换器主回路再次进入所述热备用状态。

10.一种电机控制系统，其特征在于，所述电机控制系统包括：

反电势采样装置，用于对电机运行时产生的反电势进行采样，并输出相应的反电势采样信号；以及

如权利要求9所述的变换器，所述变换器与所述反电势采样装置的输出端电连接，所述变换器用于根据所述反电势采样信号确定所述电机的工作状态并工作。

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