一种多路电容上电缓冲保护装置的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种多路电容上电缓冲保护装置。

背景技术：

一般大功率电力电子系统为了能够正常工作，系统内部都存在大容量的电解电容进行储能。大功率电力电子系统一般采用三相交流380V供电，三相交流380V经过整流后约为直流537V，直流537V再给装置内的大容量电解电容充电以达到储能滤波的效果，但是在系统上电的一瞬间电容的正负两端相当于短路状态，因此必须在电容充电回路中加入上电缓冲电路从而防止装系统内的整流模块和电解电容因为过流而损坏。

目前，电容上电缓冲电路一般都是在电力电子装置研发阶段由硬件设计人自己设计到电路中，并且一般只能对一路电容组进行保护，后期想要对上电缓冲电路进行扩展或者改进比较困难，因此设计一种能够独立使用并且可以自由改进扩展同时对多路电容进行上电缓冲保护的装置十分有必要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中智能对一路电容组进行保护的缺陷，提供一种多路电容上电缓冲保护装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种多路电容上电缓冲保护装置，与外部电力电子系统相连，包括主控制电路、电源电路、通信电路、开关限流电路和检测电路；其中：主控电路的数据通信端通过通信电路与外部电力电子系统相连，主控电路的检测端与相互并联的多路检测电路相连；每一路检测电路的第一检测端与一路开 关限流电路相连，开关限流电路上串联有电解电容，检测电路的第二检测端与电解电容的两端相连；开关限流电路的驱动信号端与主控电路相连，主控电路的电源输入端与电源电路相连。

进一步地，本实用新型的开关限流电路包括直流电源、IGBT晶体管、IGBT驱动电路和限流电阻，IGBT晶体管的集电极与直流电源的正极相连，IGBT晶体管的发射极通过IGBT驱动电路与主控电路相连，IGBT晶体管的栅极与限流电阻和电解电容串联后与直流电源的负极相连。

进一步地，本实用新型的检测电路包括用于检测电解电容两端电压值的第一差分比例放大电路，用于检测流过电解电容的电流值的第二差分比例放大电路；第一差分比例放大电路与电解电容并联，第二差分比例放大电路与限流电阻并联。

进一步地，本实用新型的通信电路通过CAN总线或RS485总线与外部电力电子系统相连。

进一步地，本实用新型的该装置能通过CAN总线或RS485总线将多个装置进行并联扩展。

进一步地，本实用新型的电源电路与单相交流220V或者直流24V电源相连。

进一步地，本实用新型的主控电路包括微控制器和外围电路。

进一步地，本实用新型的微控制器包括A/D转换接口，A/D转换接口与检测电路相连。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的多路电容上电缓冲保护装置，通过并联设置的多路检测电路，能够对多路电解电容的上电缓冲进行检测和保护；通过与检测电路相连的开关限流电路实现对上电缓冲的保护，提高了装置使用时的安全性和可靠性；该装置能够实现多路检测，并且能够独立使用，任意并联扩展，使用范围广，有较大的推广意义。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的开关限流电路的电路图；

图2是本实用新型实施例的检测电路的电路图；

图3是本实用新型实施例的装置结构示意图；

图4是本实用新型实施例的装置扩展图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的多路电容上电缓冲保护装置，与外部电力电子系统相连，包括主控制电路、电源电路、通信电路、开关限流电路和检测电路；其中：主控电路的数据通信端通过通信电路与外部电力电子系统相连，主控电路的检测端与相互并联的多路检测电路相连；每一路检测电路的第一检测端与一路开关限流电路相连，开关限流电路上串联有电解电容，检测电路的第二检测端与电解电容的两端相连；开关限流电路的驱动信号端与主控电路相连，主控电路的电源输入端与电源电路相连。

如图1所示，开关限流电路包括直流电源、IGBT晶体管、IGBT驱动电路和限流电阻，IGBT晶体管的集电极与直流电源的正极相连，IGBT晶体管的发射极通过IGBT驱动电路与主控电路相连，IGBT晶体管的栅极与限流电阻和电解电容串联后与直流电源的负极相连。

如图2所示，检测电路包括用于检测电解电容两端电压值的第一差分比例放大电路，用于检测流过电解电容的电流值的第二差分比例放大电路；第一差分比例放大电路与电解电容并联，第二差分比例放大电路与限流电阻并联。通信电路通过CAN总线或RS485总线与外部电力电子系统相连。该装置能通过CAN总线或RS485总线将多个装置进行并联扩展。电源电路与单相交流220V或者直流24V电源相连。主控电路包括微控制器和外围电路。微控制器包括A/D转换接口，A/D转换接口与检测电路相连。

如图3所示，在本实用新型的另一个具体实施例中，实现了一种能同时对 多路电容进行上电缓冲保护，并且能够独立使用、远程通信控制、任意并联扩展的电容上电缓冲保护装置。

该电容上电缓冲保护装置由电源电路、主控制电路、通信电路、开关限流电路和检测电路组成。

该装置可由单相交流220V或者直流24V电源供电，装置中电源电路的作用是将输入的单相交流220V或者直流24V电源转换成与输入电源隔离的直流+15V、+5V和+3.3V电压，给装置中其他电路供电。

主控制电路主要由一个微控制器及其外围电路组成。微控制器相当于该装置的大脑，接收外部电力电子控制系统发来的指令启动开关限流电路，并向电力电子系统返回整个装置的运行状态信息。微控制器还可根据采集的装置运行状态信息对该装置进行自我保护。

通信电路是该装置与外部电力电子系统联系的接口，该装置采用CAN总线和RS485两种总线以便于该装置的扩展，具体使用哪一种总线方式，可根据外部电力电子系统的通信方式进行自由选择。

开关限流电路是整个装置实现上电缓冲保护的核心，如图1所示开关限流电路主要由IGBT、IGBT驱动电路和限流电阻三部分组成。整个装置包含多路开关限流电路，可根据微控制器发出的触发信号同时对多路电解电容进行上电缓冲保护。

如图2所示，检测电路检测限流电阻两端的电压和电解电容组两端的电压，然后经过差分比例放大电路处理后将信号送至微控制器的A/D转换接口，从而计算出电解电容两端的电压值和流过电解电容的电流值。

如图3所示，该电容上电缓冲保护装置由电源电路、主控制电路、通信电路、多路开关限流电路和检测电路组成。该装置通过CAN总线或者RS485总线与外部电力电子系统相连，微控制器接收外部控制系统发来的指令，选择触发一路或者多路开关限流电路，微控制器采用PWM模式触发开关限流电路中的IGBT，因此外部控制系统还可通过指令设置任意一路PWM波的占空比，从而适应对不同电压等级和不同容量的电解电容进行充电。微控制器通过检测电路实时检测每一路电解电容两端的电压值和流过电解电容的电流值，当检测到的电 压和电流值超过所设定的电压和电流保护阈值时，自动关闭该路IGBT停止对该路电解电容进行充电，同时微控制器将每一路电解电容的充电状态信息以通信的方式反馈至外部控制系统，以便于整个系统进行下一步的操作。

如图4所示，当该装置内部自带开关限流电路数量无法满足整个系统的需求时，可以通过CAN总线或者RS485总线将多个该装置进行并联控制，以满足上电缓冲保护路数的要求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。