一種可調直流電容放電裝置製造方法

2023-05-02 05:16:41 1

一種可調直流電容放電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可調直流電容放電裝置，屬於電氣自動化設備領域。本裝置包括可調放電控制器，一個放電電阻，一個續流二極體，第一半導體開關，第二半導體開關，第一穩壓管，第二穩壓管，第三穩壓管，第四穩壓管，第一二極體，第二二極體，第三二極體，第一限流電阻，第二限流電阻，第一門極電阻，第二門極電阻和一個箝位電容。採用本實用新型因此的放電裝置，使得在直流電壓較高時，可採用較低耐壓的半導體開關器件來實現可調直流電容放電裝置，以便降低放電裝置的成本。
【專利說明】—種可調直流電容放電裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種可調直流電容放電裝置，屬於電氣自動化設備領域。
【背景技術】
[0002]電壓源變流模塊在各種大容量變流器裝置中得到了廣泛的應用，例如，兩電平H橋電壓源變流模塊和三電平H橋電壓源變流模塊在基於鏈式變流器的高壓變頻調速器和新型靜止同步補償器中得到了廣泛應用，兩電平MMC電壓源變流模塊和三電平MMC電壓源變流模塊在柔性直流輸電裝置中得到了廣泛應用，等等。
[0003]這些電壓源變流模塊在正常運行或正常工作驅動脈衝閉鎖後都可能面臨直流側電容電壓的平衡問題或自動控制直流側電容快速放電問題。採用可調的直流電容放電裝置並接在直流電容兩端可以實現直流側電容電壓的平衡控制和自動控制直流側電容快速放電。但是當直流電壓較高時，採用較高耐壓的半導體開關器件來實現可調直流電容放電裝置會面臨成本太高的問題，因此有必要採用較低耐壓的半導體開關器件來實現可調直流電容放電裝置，以便降低裝置成本。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提出一種可調直流電容放電裝置，改變已有可調直流電容放電裝置的結構，採用較低耐壓半導體開關器件實現可調直流電容放電裝置，解決採用較高耐壓半導體開關器件，以降低可調直流電容放電裝置面臨的高成本問題。
[0005]本實用新型提出的可調直流電容放電裝置，包括一個可調放電控制器，一個放電電阻，一個續流二極體，第一半導體開關，第二半導體開關，第一穩壓管，第二穩壓管，第三穩壓管，第四穩壓管，第一二極體，第二二極體，第三二極體，第一限流電阻，第二限流電阻，第一門極電阻，第二門極電阻，一個箝位電容；所述的放電電阻的一端和所述的續流二極體的陰極相連接作為所述的可調直流電容放電裝置的正輸入端，所述的放電電阻的另一端連接到第一半導體開關的集電極以及所述的續流二極體的陽極；第一限流電阻的一端和所述的可調放電控制器的正極端一起連接到所述的可調直流電容放電裝置的正輸入端；所述的第二半導體開關的發射極和所述的第二穩壓管的陽極以及所述的第三穩壓管的陽極連接到一起，作為所述的可調直流電容放電裝置的負輸入端；所述的第一半導體開關的發射極和所述的第二半導體開關的集電極相連接，並連接到所述的第一穩壓管的陽極、第三二極體的陽極以及第二門極電阻的一端；所述的第二門極電阻的另一端與所述的第一穩壓管的陰極相連接，並連接到所述的第一半導體開關的門極和所述的第一門極電阻的一端；所述的第一門極電阻的另一端連接到所述的第一限流電阻的另一端以及所述的第一二極體的陰極，並同時連接到所述的第二二極體的陰極以及所述的第四穩壓管的陰極；所述的第二二極體的陽極和所述的第三二極體的陰極以及所述的箝位電容的一端相連接，所述的箝位電容的另一端與所述的第四穩壓管的陽極和所述的可調放電控制器的負極端相連接，再連接到所述的可調直流電容放電裝置的負輸入端；所述的第二限流電阻的一端連接到所述的第一半導體開關的集電極，所述的第二限流電阻的另一端連接到所述的第三穩壓管的陰極以及所述的可調放電控制器的狀態輸入端；所述的可調放電控制器的控制電源正端連接到所述的第一二極體的陽極；所述的可調放電控制器的控制端連接到所述的第二半導體開關的門極以及所述的第二穩壓管的陰極。
[0006]本實用新型提出的可調直流電容放電裝置，當直流電壓較高時，採用了較低耐壓的半導體開關器件來實現可調直流電容放電裝置，從而大大降低了可調直流電容放電裝置的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型提出的可調直流電容放電裝置的電路圖。
[0008]圖2為本實用新型的一個實施例中可調放電控制器的電路圖。
【具體實施方式】
[0009]本實用新型提出的可調直流電容放電裝置，其電路圖如圖1所示，圖1中，虛線框外是本實用新型的可調直流電容放電裝置對直流電容放電時的應用接線圖。
[0010]本實用新型提出的可調直流電容放電裝置，包括:可調放電控制器(1)，一個放電電阻(2) RD，一個續流二極體(3) DD，第一半導體開關(4) SI，第二半導體開關(5) S2，第一穩壓管(6) Zl，第二穩壓管(7) Z2，第三穩壓管(8) Z3，第四穩壓管(9) ZD，第一二極體(10)D1，第二二極體(11)D2，第三二極體(12)D3，第一限流電阻(13)R1，第二限流電阻(14)R3，第一門極電阻(15) R2，第二門極電阻(16) RG，一個箝位電容(17) Cl。
[0011]放電電阻RD的一端與續流二極體DD的陰極相連接作為可調直流電容放電裝置的正輸入端DC+，放電電阻RD的另一端連接到第一半導體開關SI的集電極以及續流二極體DD的陽極；第一限流電阻Rl的一端和可調放電控制器的正極端V+ —起連接到可調直流電容放電裝置的正輸入端DC+ ;第二半導體開關S2的發射極和第二穩壓管Z2的陽極以及第三穩壓管Z3的陽極連接到一起，作為可調直流電容放電裝置的負輸入端DC-;第一半導體開關SI的發射極和第二半導體開關S2的集電極相連接，並連接到第一穩壓管Zl的陽極、第三二極體D3的陽極以及第二門極電阻RG的一端；第二門極電阻RG的另一端與第一穩壓管Zl的陰極相連接，並連接到第一半導體開關SI的門極和第一門極電阻R2的一端；R2的另一端連接到第一限流電阻Rl的另一端以及第一二極體Dl的陰極，並同時連接到第二二極體D2的陰極以及第四穩壓管ZD的陰極；第二二極體D2的陽極和第三二極體D3的陰極以及箝位電容Cl的一端相連接，箝位電容Cl的另一端與第四穩壓管ZD的陽極和可調放電控制器的負極端GND相連接，再連接到可調直流電容放電裝置的負輸入端DC-;第二限流電阻R3的一端連接到第一半導體開關SI的集電極，第二限流電阻R3的另一端連接到第三穩壓管Z3的陰極以及可調放電控制器的狀態輸入端STATUS ;可調放電控制器的控制電源正端VDD連接到第一二極體Dl的陽極；可調放電控制器的控制端PWM連接到第二半導體開關S2的門極以及第二穩壓管Z2的陰極。
[0012]本實用新型提出的可調直流電容放電裝置，其工作原理是:可調放電控制器根據採集到的直流電容電壓及來自外部輸入的其他放電指令信號生成控制信號通過其控制端PWM控制S2的開關，S2開通會導致SI門極得到高電平開通信號同時開通，而S2關斷後會因為其集電極電壓的升高導致SI也同時關斷，因此，SI和S2形成了串聯運行連接關係。通過R3和Z3可以將S1/S2的開關狀態信號返回給可調放電控制的狀態輸入端STATUS，用於檢測S1/S2的工作是否正常。S1/S2可以使用任何可關斷半導體器件，其內部也可以集成反
並聯二極體。
[0013]本實用新型的可調直流電容放電裝置的一個實施例中，所用的可調放電控制器構成原理圖見圖2.[0014]圖2中，外部光纖傳送來的直流電壓參考信號被光纖接收器接收後送到FPGA晶片解壓成直流電壓參考信號，直流電容電壓V+/GND被電阻R1/R2分壓後送到A/D轉換器轉換成數位訊號並被FPGA晶片讀取，FPGA晶片內的程序計算直流電容電壓和直流參考電壓的差值並根據這個差值產生PWM信號，差值越大，PWM信號導通佔空比越大，電阻放電時間越長，使得電容電壓越接近直流參考電壓值。PWM信號經驅動晶片形成PWM驅動信號輸出。可調放電裝置中半導體開關S1/S2的開關狀態信號STATUS返回給FPGA晶片作為放電裝置是否正常工作的監測信號，FPGA晶片通過比較STATUS信號是否和PWM信號一致來判斷可調放電裝置工作是否正常。A/D轉換器、FPGA晶片及光纖接收器的工作電源來自DC/DC穩壓電源輸出VCC/GND，驅動晶片工作電源及輸出電源VDD/GND來自DC/DC穩壓電源輸出+15V/GND。光纖接收晶片可用AVAGO公司的HFBR2521，A/D轉換器可用TI公司的TLC0820AIN，FPGA晶片可用XILINX公司的XC3S100E-4TQ144I，驅動晶片可用TI公司的IXDN402SI，DC/DC穩壓電源可用任何滿足性能指標的穩壓電源產品。
[0015]按以上原理，本實用新型電路也可以擴展到更多半導體開關串聯，來實現更高電壓的直流電容放電。任何基於本實用新型所作的等效變換電路，均屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種可調直流電容放電裝置，其特徵在於:該裝置包括一個可調放電控制器，一個放電電阻，一個續流二極體，第一半導體開關，第二半導體開關，第一穩壓管，第二穩壓管，第三穩壓管，第四穩壓管，第一二極體，第二二極體，第三二極體，第一限流電阻，第二限流電阻，第一門極電阻，第二門極電阻，一個箝位電容；所述的放電電阻的一端和所述的續流二極體的陰極相連接作為所述的可調直流電容放電裝置的正輸入端，所述的放電電阻的另一端連接到第一半導體開關的集電極以及所述的續流二極體的陽極；第一限流電阻的一端和所述的可調放電控制器的正極端一起連接到所述的可調直流電容放電裝置的正輸入端；所述的第二半導體開關的發射極和所述的第二穩壓管的陽極以及所述的第三穩壓管的陽極連接到一起，作為所述的可調直流電容放電裝置的負輸入端；所述的第一半導體開關的發射極和所述的第二半導體開關的集電極相連接，並連接到所述的第一穩壓管的陽極、第三二極體的陽極以及第二門極電阻的一端；所述的第二門極電阻的另一端與所述的第一穩壓管的陰極相連接，並連接到所述的第一半導體開關的門極和所述的第一門極電阻的一端；所述的第一門極電阻的另一端連接到所述的第一限流電阻的另一端以及所述的第一二極體的陰極，並同時連接到所述的第二二極體的陰極以及所述的第四穩壓管的陰極；所述的第二二極體的陽極和所述的第三二極體的陰極以及所述的箝位電容的一端相連接，所述的箝位電容的另一端與所述的第四穩壓管的陽極和所述的可調放電控制器的負極端相連接，再連接到所述的可調直流電容放電裝置的負輸入端；所述的第二限流電阻的一端連接到所述的第一半導體開關的集電極，所述的第二限流電阻的另一端連接到所述的第三穩壓管的陰極以及所述的可調放電控制器的狀態輸入端；所述的可調放電控制器的控制電源正端連接到所述的第一二極體的陽極；所述的可調放電控制器的控制端連接到所述的第二半導體開關的門極以及所述的第二穩壓管的陰極。
【文檔編號】H02M1/32GK203504400SQ201320637563
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月16日 優先權日:2013年10月16日
【發明者】劉文華, 宋強, 陳遠華, 李建國, 劉文輝 申請人:張家港智電西威變流技術有限公司