一种综合保护装置用电压控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种电压控制装置，特别涉及一种综合保护装置用电压控制系统。

背景技术：

电压的稳定可以确保各种电气设备的正常运行并延长其使用寿命，随着用户对供电质量要求的日益提高，电压合格率成为他们非常关心的一个主要问题，出于经济性的考虑，电网中不能远距离输送无功功率，以尽量避免远距离传输无功功率所造成的能量损失，电力系统中实现电压无功优化控制具有广泛和重要的经济效益和社会效益，目前变电所使用的无功电压控制装置是根据所运行的区域图上的位置来给出控制措施，满足本变电所内部电压要求和无功功率的合理分布，但是现有的无功电压控制装置，只能实现局部的优化，不能实现全系统的优化控制，并且仅能保证受控母线电压合格，不能达到降低全网功率损耗的目的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种综合保护装置用电压控制系统，通过控制电压来保护负载。

本实用新型的目的是这样实现的：一种综合保护装置用电压控制系统，包括三相功率开关、直流链支撑电容、高压开关、电压测量电路以及微控制器；

所述三相功率开关受信号控制单元输出pwm信号的控制，驱动三相负载；

所述直流链支撑电容并联在所述三相功率开关两端，连接电池的电压供应端以供应所述三相负载运转电压，或由所述三相负载的反电动势供应至所述电压供应端对所述电池充电；

所述高压开关，串联在所述直流链支撑电容与参考电位端之间，设有控制端；

所述电压测量电路，连接在所述电压供应端，用以测量所述电压供应端上的电压；

所述微控制器，连接在所述电压测量电路的输出端及高压开关的所述控制端，判断所述电池的电压，当所述电压超过保护电压值时，输出切断信号至所述控制端，使所述高压开关开路，以切断所述电压供应端与所述电池的连接；其中，所述微控制器操作在正常模式，为负载正常运行状态，测量所述电池的电压是否处在满电状态，输出电位信号值，当所述电位信号值小于所述保护电压值，则所述三相负载的反电动势可对所述电池充电，当所述电位信号值大于所述保护电压值，则输出所述切断信号至所述高压开关的控制端，以切断所述三相负载的反电动势对所述电池的充电连接。

作为本实用新型的进一步限定，所述三相功率开关为三相mosfet或绝缘栅双极电晶体(igbt)。

作为本实用新型的进一步限定，所述直流链支撑电容由若干电容串接而成。

作为本实用新型的进一步限定，所述高压开关为mosfet或继电器构成的开关控制电路。

作为本实用新型的进一步限定，所述参考电位端为接地端。

作为本实用新型的进一步限定，所述微控制器与所述电压测量电路之间还设有隔离器。

作为本实用新型的进一步限定，所述保护电压值由所述微控制器设定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型关机状态仍可自动监测电压并唤醒微控制器进入保护模式，另外本实用新型可避免反电动势电压过高，损坏负载的情况发生。

附图说明

图1本实用新型自动测量功能的电压控制装置实施例电路示意图。

图2本实用新型的自动测量电压控制流程示意图。

图3本实用新型的执行弱磁控制流程示意图。

图4本实用新型的执行单相控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1-4所示的一种综合保护装置用电压控制系统，包括一信号控制单元20、一电压控制单元30、一三相功率开关10及一电池bt314，其中信号控制单元20又更包括一微控制器mcu21、一驱动电路22及一稳压器u223，而电压控制单元30则又包括一电直流链支撑电容13、一电压测量电路31、一比较器u1a32及一高压开关40。

本实用新型以软体控制时，其中信号控单元20中的微控制器mcu21会输出一pwm信号，经驱动电路22连接在三相功率开关10，用以驱动三相功率开关10驱动三相负载12，直流链支撑电容13并联在三相功率开关10，且更连接在一电压供应端hv，电压供应端hv则连接电池bt314，用以供应三相负载12运转电压，或由三相负载12的反电动势供应至电压供应端hv对电池bt314充电。

其中高压开关40连接在直流链支撑电容13与电池14之间，高压开关40包括一控制端，连接在信号控制单元20的微控制器mcu21，受微控制器mcu21的控制形成开路或导通，导通时使直流链支撑电容13并联在电池14，其中电压测量电路31连接在电压供应端hv，用以测量电压供应端hv上的电压，经一第一隔离器34输出至微控制器mcu21，当微控制器mcu21判断电压供应端hv上的电压超过一保护电压值vn时，输出一切断信号hvctl至高压开关40的控制端，使高压开关40开路，以切断直流链支撑电容13并联在电池14，意即切断电池bt314与三相负载12之间的充电连接，反的，若电压供应端hv上的电压未超过保护电压值vn时，则高压开关s140导通，电池bt314并联在直流链支撑电容13，意即电池bt314并联在三相负载12之间。其中保护电压值vn由微控制器mcu21所设定。

当电池bt314供电给三相负载12，信号控制单元20输出pwm信号控制三相功率开关10驱动三相负载12运转，而当三相负载12即转换为发电模式时，其反电动势所产生的电压可对电池bt314进行充电，但若电池bt314为满电状态，而不容许充电的情况下，三相负载12在发电模式又无负载下运转时，其所产生的电压反电动势会因此过高，而造成三相功率开关10损坏。

因此本实用新型利用高压开关40连接在直流链支撑电容13与电池14之间，较佳地高压开关30是连接在直流链支撑电容13的为一接地端gndc与电池14的接地端gndhv之间，电压测量电路31可测量电压供应端hv上电池bt314的电压，当电池bt314的电压超过一保护电压值vn时，输出一切断信号hvctl至高压开关40的控制端，使高压开关40开路，以切断电压供应端hv与电池bt314之间的并联连接，而不会让过高的电压损害到负载驱动电路。

本实施例中电池bt314的锂电池，输出为高压直流电。而三相功率开关10可以为三相mosfet或绝缘栅双极电晶体igbt。直流链支撑电容13由若干电容c1n~cnn串接而成。而高压开关40可以为一mosfet或继电器所构成的开关控制电路。

本实用新型以硬体保护时，其中本实用新型的电压控制单元30的电压测量电路31连接在电压供应端hv，用以测量电池bt314的电压，输出一电位信号值v1，比较器u1a32比较电位信号值v1是否超过一设定电位值vth，若超过，则经一第二隔离器35输出信号wk_hv致能稳压器u223。

其中比较器u1a33包括一第一比较端、一第二比较端及一输出端，第一比较端连接在电压测量电路31，接收电位信号值v1，其中第二比较端连接在一设定电位值vth，当电位信号值v1大于设定电位值vth时，其输出端输出一高电位信号wk_hv，反的输出一低电位信号。其中稳压器u223包括一输出控制端ctl连接在比较器u1a32的输出端，当比较器u1a32输出高电位信号wk_hv时，稳压器u223输出端out输出一工作电压+vdd，以提供微控制器mcu21与其它电路运作电力，当比较器u1a31输出低电位信号时，稳压器u223关闭工作电压+vdd的输出，使微控制器mcu21进入关电的休眠状态。

其中设定电位值vth由电压供应端hv经一直流转换器33转换成一电路电压+vcc，再由二电阻器r1、r3分压所形成，设定电位值vth可调整二电阻器r1、r3的分压电阻值决定。其中稳压器u223由一车载系统电池bt1供应电力，转换为稳定电压的工作电压+vdd。其中稳压器u223的输出控制端ctl更连接一启动电源信号v_ign，当车辆启动时，启动电源信号v_ign为高电位，表示车载处在开电状态，此时稳压器u223输出工作电压+vdd。

本实用新型的微控制器mcu21可以操作在正常模式或者主动保护模式，其中微控制器mcu21操作在正常模式为负载正常运行状态。当负载在启动状态时，启动电源信号v_ign为高电位ons401，则微控制器mcu21启动s402正常模式。若启动电源信号v_ign为低电位，但比较器u1a32输出高电位的正常信号wk_hv时s403，同样微控制器mcu21启动s402正常模式。若启动电源信号v_ign为低电位，而比较器u1a32输出也是低电位的异常信号时，表示微控制器mcu21是在关电的休眠状态。

当微控制器mcu21启动s402正常模式时，会测量电池bt314的电压是否处在过高状态，当电位信号值v1小于保护电压值vn时s404表示电池电压正常，则控制高压开关s1导通s405，进入后续流程s410，三相负载12的反电动势可对电池bt314充电。当电位信号值v1大于保护电压值vn加上迟滞电压△v时s406，表示电池的电压准位过高，则控制高压开关s1开路s407，以切断电池对负载驱动器的危害。此时三相负载12的反电动势无法对电池bt114充电。若此时负载仍持续运转，则微控制器mcu21进入主动电压控制模式s408，立即降低电压以保护三相功率开关10与直流链支撑电容13，避免过压损坏。若电位信号值v1大于保护电压值vn，但小于保护电压值vn加上迟滞电压△v时，同样控制高压开关s1导通s409，进入后续流程s410。

当微控制器mcu21操作在主动保护模式时，为车辆处在高速拖吊状态或在关电时车辆处在高速行驶状态，启动电源信号v_ign为低电位off，稳压器u223未输出工作电压+vdd，微控制器mcu21处在关电状态，但因三相负载12的反电动势使电压供应端hv的电压值大于设定电位值vth，因此稳压器u223输出工作电压+vdd以启动微控制器mcu22。

图3为本实用新型主动电压控制的执行弱磁控制流程示意图，id大小根据电压下降的快慢与容许范围决定。图4为本实用新型主动电压控制的执行单相控制流程示意图，例如s1on，随即s4,s6on，duty根据电压下降的快慢决定。同理s3,s2,s6与s5,s2,s4组合亦然。

实用新型并不局限在上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。