一種光伏逆變器的放電電路的製作方法

2023-08-07 03:13:36

本發明涉及一种放電電路，更具體的說是涉及一種光伏逆變器的放電電路。

背景技術：

大容量的電解電容、母線電容由於殘餘電壓的存在，需要在電容兩端跨接電阻放電，於是在單相或者多相逆變器母線上設計了一個系統掉電後、或者由於某種原因導致母線電容長期低壓情況下的放電電路來洩放系統掉電後或處長期低壓狀態下母線電容上的電壓。

而現有的放電電路通過系統開關電源的電壓信號來控制放電電路工作，如圖1中所示，當系統掉電後或者由某種原因導致大容量電解電容、母線電容長期低壓狀態下，使能放電電路。該電路正常工作的情況是：系統掉電母線中留存有殘餘電壓或者其狀態下出現長時間母線低壓的狀態下，該狀態下，+5v電壓消失，導致q17關斷，因為q17關斷，根據歐姆定律

和分壓定理

因為母線上有電壓存在，r82，r90，r94，r95中有電流ir流過，所以zd3正常工作，該狀態下，q16導通，因為母線中少量殘餘電壓存在的狀態下，電流經r91，r92，r89，f5，r102，r105，r104和q16的漏一源極，進行洩放。但是該設計存在一個問題，當母線上時間加載有需要洩放電壓時，因為r91，r92，r89，f5，r102，r105，r104組裝空間和結構布局的關係，導致無論怎麼調整該值，均有可能出現，f5不損壞，導致r91，r92，r89，r102，r105，r104在長時間工作的狀態下，電阻失效或者燒毀，嚴重時可能發生火災。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種在開關電源損壞的情況下，也不會出現錯誤放電導致電路燒毀的光伏逆變器的放電電路。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種光伏逆變器的放電電路，包括：

開關管q1，該開關管q1為高電平導通性元件，具有第2端、第3端和第1端，所述開關管q1的第2端耦接於外部母線，第3端接地，第1端輸入外部開關電源的電壓信號，該第1端還耦接於外部母線；

放電管q2，該放電管q為高電平導通性元件，具有第2端、第3端和第1端，所述放電管q2的第2端耦接有放電電阻r7後與外部母線耦接，第3端接地，第1端耦接於開關管q1的第2端。

作為本發明的進一步改進，所述開關管q1的第1端耦接有穩壓管zd1後接外部母線，還耦接有電阻r4後接地。

作為本發明的進一步改進，所述穩壓管zd1與外部母線之間還耦接有電阻r1，所述穩壓管zd1與電阻r1之間的節點還耦接有電阻r2後接地。

作為本發明的進一步改進，所述放電管q2的第1端耦接有穩壓管zd2後接地，還耦接有電阻r5後接外部母線。

本發明的有益效果，通過開關管q1的設置，在出現外部開關電源損壞，外部開關電源所輸出的電壓信號轉變為低電平信號，而同時母線電壓正常的時候，開關管q1的第1端即為控制端雖然失去了外部開關電源輸入的高電平信號，但是母線電壓會施加到開關管q1的第1端，如此保持輸入到開關管q1的第1端的電壓為高電平，如此便可以保持開關管q1的第2端和第3端之間導通，進而實現將放電管q2的第1端接地，如此放電管q2就會斷開，此時母線上的電流就無法通過放電電阻r7和放電管q2後接地，這樣就不會出現現有技術中由於開關管q17斷開的時候，放電管q16因為母線電壓的原因導致保持導通，而使得放電電阻進行持續放電發熱，進而燒毀電路的問題

附圖說明

圖1為現有技術中的放電電路的電路圖；

圖2為本發明的光伏逆變器的放電電路的電路圖；

圖3為本發明的放電電路擴充後的電路圖；

圖4為本發明的放電電路的實施例2的電路圖。

具體實施方式

下面將結合附圖所給出的實施例對本發明做進一步的詳述。

參照圖1至4所示，本實施例的一種光伏逆變器的放電電路，包括：

開關管q1，該開關管q1為高電平導通性元件，具有第2端、第3端和第1端，所述開關管q1的第2端耦接於外部母線，第3端接地，第1端輸入外部開關電源的電壓信號，該第1端還耦接於外部母線；放電管q2，該放電管q為高電平導通性元件，具有第2端、第3端和第1端，所述放電管q2的第2端耦接有放電電阻r7後與外部母線耦接，第3端接地，第1端耦接於開關管q1的第2端，當光伏逆變器在正常工作時，外部開關電源的輸入信號為高電平，開關管q1的第2端和第3端導通，將放電管q2的第1端接地，進而使得放電管q2截止，那麼放電管q2的第2端和第3端之間就會斷開，如此正常的母線電流在流過放電電阻r7後無法通過放電管q2後到地，就無法構成迴路，如此放電電阻r7就不會做功發熱，當光伏逆變器正常關機後，外部開關電源的輸入信號變為低電平，母線上的殘留電壓不足以驅動開關管q1導通，因此開關管q1斷開，母線上的殘留電壓就會輸入到放電管q2的第1端內，那麼放電管q2導通，構建從外部母線到放電電阻r7到放電管q2最後到地這一電流迴路，如此很好的實現了在光伏逆變器正常關機以後，通過放電電阻r7和放電管q2能夠有效的對母線上的殘留電進行放電，當光伏逆變器工作的途中外部輸入信號失靈，輸出為低電平時，由於此時的母線電壓為正常工作電壓，因此，母線上的電壓就會施加到開關管q1的第1端，正常的母線電壓足夠驅動開關管q1，那麼開關管q1就會保持導通狀態，如此放電管q2的第1端就會通過開關管q1接地，繼而保持放電管q2的截止狀態，如此便可以有效的避免在出現外部信號失靈的時候，而放電管q2導通，導致的放電電阻r7長時間處於放電狀態，進而導致發熱燒毀電路的問題，其中，本實施例中可以選用導通電壓不同的兩個開關管作為開關管q1和放電管q2，而開關管q1的導通電壓要大於放電管q2的導通電壓，以避免在正常放電的過程中開關管q1導通導致的無法放電的問題，或是可以在開關管q1的第1端與外部母線之間加設分壓電路，通過分壓電路的分壓使得同等母線電壓的狀態下，開關管q1第1端接受到的母線電壓小於放電管q2第1端接受到的母線電壓，如此就可以實現開關管q1的導通電壓大於放電管q2的導通電壓的效果，本實施例中的開關管q1和放電管q2為npn三極體，可以利用npn三極體導通損耗小的特性，使得整個放電電路在正常工作的過程中損耗減小，避免影響外部電路的正常工作，具體的，本實施例中主要適用於三種工作狀態，常態下：bus母線電壓正常，外部輸入信號正常：q1開通。q1開通過程中限流電流主要由r5控制。其中q1pin2-pin3之間的電壓由如下公式確定：在該過程中，由於q1開通，導致q2關斷，由r7，q2組成的迴路，處於斷開狀態。當bus母線中存在殘餘電壓或者長期處於需要洩放的電壓時，工作情況如下：(1)、外部輸入信號仍然正常時：q1開通，q2關斷，此時放電迴路不工作。(2)、外部輸入信號丟失，q1仍然開通，q2關斷，放電迴路不工作。此時工作模式如下：因外部輸入信號丟失：故r3輸入端電壓可近似為0，根據歐姆定律和分壓定理有如下計算：

vbus＝r1·ir1+r2·ir2

其中：r2·ir2＝vzd2+r4·ir4

r4·ir4＝vq13＝iq13·r4

可設置適當的參數值，讓外部輸入信號丟失的情況下，保證vq13＝iq13·r≥0.7v，讓母線上長期加載需要洩放的電壓時，使q1導通，q2關閉。從而避免r7，q2迴路因為長期工作於放電模式而出現損壞，如此通過上述公式便可以快速有效的根據母線電壓vbus的電壓值計算出電路中各個電阻所需要的電阻值，使得本實施例中的放電電路的製作過程更加的簡單方便。

作為改進的一種具體實施方式，所述開關管q1的第1端耦接有穩壓管zd1後接外部母線，還耦接有電阻r4後接地，通過穩壓管zd1的設置，可以有效的給與開關管q1的第1端的輸入電壓進行箝位，避免開關管q1第1端輸入電壓過高導致的開關管q1損壞的問題，而通過電阻r4的設置，可以有效的對母線電壓進行一個分壓的作用，實現開關管q1的第1端的輸入的母線電壓小於放電管q2輸入的母線電壓的效果。

作為改進的一種具體實施方式，所述穩壓管zd1與外部母線之間還耦接有電阻r1，所述穩壓管zd1與電阻r1之間的節點還耦接有電阻r2後接地，通過電阻r1和電阻r2的設置，可以實現母線電壓在輸入到穩壓管zd1內的電壓進行了先一步的分壓作用，如此便可以實現對於穩壓管zd1的電壓進行箝位作用，如此能夠更好的避免外部母線電壓輸入到開關管q1第1端內電壓過大導致的開關管q1損壞的問題。

作為改進的一種具體實施方式，所述放電管q2的第1端耦接有穩壓管zd2後接地，還耦接有電阻r5後接外部母線，通過穩壓管zd2的和電阻r5的設置，電阻r5可以對輸入到放電管q2的母線電壓進行分壓作用，避免放電管q2的第1端輸入電壓過大導致的放電管q2損壞的問題，而通過穩壓管zd2的設置，可以實現對放電管q2的第1端的電壓進行箝位作用，進一步的保護了放電管q2。

同時在本實施例中可以將電阻r7進行擴充，採用電阻矩陣的方式來進行放電消耗，如此便可以將放電過程中需要消耗的功率從一個電阻轉變為多個電阻配合完成，這樣將單個電阻的大功率轉換成電阻矩陣內的多個電阻的小功率集合，因此在放電的過程中，每個電阻所發出的熱量都不會很高，相比於單個電阻進行放電所產生的熱量大大的降低，這樣就能夠有效的降低放電時放電電阻r7所產生的熱量，進一步的避免放電電阻產生熱量過大導致的電路燒毀的問題，又或者如圖4中對電路進行擴充，採用增加光耦u1的方式，避免現有技術中因為電氣幹擾導致的開關管q2錯誤開關的問題，而將電阻r1和電阻r5進行擴充，將電阻r1擴充為5個，將電阻r5擴充為4個，可以有效的降低單個電阻的發熱量，進而降低整個放電電路的發熱量，避免放電電路燒毀的問題。

綜上所述，本實施例的放電電路，

(1)因為在光伏逆變器在正常工作時，外部輸入信號為高電平，三極體q1導通，三極體q2截止，母線無法通過r7放電，只有少量能量從r1，r2，r5迴路流失，所以在正常工作時該電路的功耗非常小；

(2)該放電電路採用半導體器件來控制放電迴路，電路簡單，控制方便並且非常可靠；

(3)當外部輸入信號失靈時可以保證電路裡的器件不會損壞；

(4)三極體q1，q2配有保護器件zd1，zd2，不易損壞。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。