一种可调直流电容放电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可调直流电容放电装置，属于电气自动化设备领域。本装置包括可调放电控制器，一个放电电阻，一个续流二极管，第一半导体开关，第二半导体开关，第一稳压管，第二稳压管，第三稳压管，第四稳压管，第一二极管，第二二极管，第三二极管，第一限流电阻，第二限流电阻，第一门极电阻，第二门极电阻和一个箝位电容。采用本实用新型因此的放电装置，使得在直流电压较高时，可采用较低耐压的半导体开关器件来实现可调直流电容放电装置，以便降低放电装置的成本。
【专利说明】—种可调直流电容放电装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种可调直流电容放电装置，属于电气自动化设备领域。
【背景技术】
[0002]电压源变流模块在各种大容量变流器装置中得到了广泛的应用，例如，两电平H桥电压源变流模块和三电平H桥电压源变流模块在基于链式变流器的高压变频调速器和新型静止同步补偿器中得到了广泛应用，两电平MMC电压源变流模块和三电平MMC电压源变流模块在柔性直流输电装置中得到了广泛应用，等等。
[0003]这些电压源变流模块在正常运行或正常工作驱动脉冲闭锁后都可能面临直流侧电容电压的平衡问题或自动控制直流侧电容快速放电问题。采用可调的直流电容放电装置并接在直流电容两端可以实现直流侧电容电压的平衡控制和自动控制直流侧电容快速放电。但是当直流电压较高时，采用较高耐压的半导体开关器件来实现可调直流电容放电装置会面临成本太高的问题，因此有必要采用较低耐压的半导体开关器件来实现可调直流电容放电装置，以便降低装置成本。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提出一种可调直流电容放电装置，改变已有可调直流电容放电装置的结构，采用较低耐压半导体开关器件实现可调直流电容放电装置，解决采用较高耐压半导体开关器件，以降低可调直流电容放电装置面临的高成本问题。
[0005]本实用新型提出的可调直流电容放电装置，包括一个可调放电控制器，一个放电电阻，一个续流二极管，第一半导体开关，第二半导体开关，第一稳压管，第二稳压管，第三稳压管，第四稳压管，第一二极管，第二二极管，第三二极管，第一限流电阻，第二限流电阻，第一门极电阻，第二门极电阻，一个箝位电容；所述的放电电阻的一端和所述的续流二极管的阴极相连接作为所述的可调直流电容放电装置的正输入端，所述的放电电阻的另一端连接到第一半导体开关的集电极以及所述的续流二极管的阳极；第一限流电阻的一端和所述的可调放电控制器的正极端一起连接到所述的可调直流电容放电装置的正输入端；所述的第二半导体开关的发射极和所述的第二稳压管的阳极以及所述的第三稳压管的阳极连接到一起，作为所述的可调直流电容放电装置的负输入端；所述的第一半导体开关的发射极和所述的第二半导体开关的集电极相连接，并连接到所述的第一稳压管的阳极、第三二极管的阳极以及第二门极电阻的一端；所述的第二门极电阻的另一端与所述的第一稳压管的阴极相连接，并连接到所述的第一半导体开关的门极和所述的第一门极电阻的一端；所述的第一门极电阻的另一端连接到所述的第一限流电阻的另一端以及所述的第一二极管的阴极，并同时连接到所述的第二二极管的阴极以及所述的第四稳压管的阴极；所述的第二二极管的阳极和所述的第三二极管的阴极以及所述的箝位电容的一端相连接，所述的箝位电容的另一端与所述的第四稳压管的阳极和所述的可调放电控制器的负极端相连接，再连接到所述的可调直流电容放电装置的负输入端；所述的第二限流电阻的一端连接到所述的第一半导体开关的集电极，所述的第二限流电阻的另一端连接到所述的第三稳压管的阴极以及所述的可调放电控制器的状态输入端；所述的可调放电控制器的控制电源正端连接到所述的第一二极管的阳极；所述的可调放电控制器的控制端连接到所述的第二半导体开关的门极以及所述的第二稳压管的阴极。
[0006]本实用新型提出的可调直流电容放电装置，当直流电压较高时，采用了较低耐压的半导体开关器件来实现可调直流电容放电装置，从而大大降低了可调直流电容放电装置的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型提出的可调直流电容放电装置的电路图。
[0008]图2为本实用新型的一个实施例中可调放电控制器的电路图。
【具体实施方式】
[0009]本实用新型提出的可调直流电容放电装置，其电路图如图1所示，图1中，虚线框外是本实用新型的可调直流电容放电装置对直流电容放电时的应用接线图。
[0010]本实用新型提出的可调直流电容放电装置，包括:可调放电控制器(1)，一个放电电阻(2) RD，一个续流二极管(3) DD，第一半导体开关(4) SI，第二半导体开关(5) S2，第一稳压管(6) Zl，第二稳压管(7) Z2，第三稳压管(8) Z3，第四稳压管(9) ZD，第一二极管(10)D1，第二二极管(11)D2，第三二极管(12)D3，第一限流电阻(13)R1，第二限流电阻(14)R3，第一门极电阻(15) R2，第二门极电阻(16) RG，一个箝位电容(17) Cl。
[0011]放电电阻RD的一端与续流二极管DD的阴极相连接作为可调直流电容放电装置的正输入端DC+，放电电阻RD的另一端连接到第一半导体开关SI的集电极以及续流二极管DD的阳极；第一限流电阻Rl的一端和可调放电控制器的正极端V+ —起连接到可调直流电容放电装置的正输入端DC+ ;第二半导体开关S2的发射极和第二稳压管Z2的阳极以及第三稳压管Z3的阳极连接到一起，作为可调直流电容放电装置的负输入端DC-;第一半导体开关SI的发射极和第二半导体开关S2的集电极相连接，并连接到第一稳压管Zl的阳极、第三二极管D3的阳极以及第二门极电阻RG的一端；第二门极电阻RG的另一端与第一稳压管Zl的阴极相连接，并连接到第一半导体开关SI的门极和第一门极电阻R2的一端；R2的另一端连接到第一限流电阻Rl的另一端以及第一二极管Dl的阴极，并同时连接到第二二极管D2的阴极以及第四稳压管ZD的阴极；第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阴极以及箝位电容Cl的一端相连接，箝位电容Cl的另一端与第四稳压管ZD的阳极和可调放电控制器的负极端GND相连接，再连接到可调直流电容放电装置的负输入端DC-;第二限流电阻R3的一端连接到第一半导体开关SI的集电极，第二限流电阻R3的另一端连接到第三稳压管Z3的阴极以及可调放电控制器的状态输入端STATUS ;可调放电控制器的控制电源正端VDD连接到第一二极管Dl的阳极；可调放电控制器的控制端PWM连接到第二半导体开关S2的门极以及第二稳压管Z2的阴极。
[0012]本实用新型提出的可调直流电容放电装置，其工作原理是:可调放电控制器根据采集到的直流电容电压及来自外部输入的其他放电指令信号生成控制信号通过其控制端PWM控制S2的开关，S2开通会导致SI门极得到高电平开通信号同时开通，而S2关断后会因为其集电极电压的升高导致SI也同时关断，因此，SI和S2形成了串联运行连接关系。通过R3和Z3可以将S1/S2的开关状态信号返回给可调放电控制的状态输入端STATUS，用于检测S1/S2的工作是否正常。S1/S2可以使用任何可关断半导体器件，其内部也可以集成反
并联二极管。
[0013]本实用新型的可调直流电容放电装置的一个实施例中，所用的可调放电控制器构成原理图见图2.[0014]图2中，外部光纤传送来的直流电压参考信号被光纤接收器接收后送到FPGA芯片解压成直流电压参考信号，直流电容电压V+/GND被电阻R1/R2分压后送到A/D转换器转换成数字信号并被FPGA芯片读取，FPGA芯片内的程序计算直流电容电压和直流参考电压的差值并根据这个差值产生PWM信号，差值越大，PWM信号导通占空比越大，电阻放电时间越长，使得电容电压越接近直流参考电压值。PWM信号经驱动芯片形成PWM驱动信号输出。可调放电装置中半导体开关S1/S2的开关状态信号STATUS返回给FPGA芯片作为放电装置是否正常工作的监测信号，FPGA芯片通过比较STATUS信号是否和PWM信号一致来判断可调放电装置工作是否正常。A/D转换器、FPGA芯片及光纤接收器的工作电源来自DC/DC稳压电源输出VCC/GND，驱动芯片工作电源及输出电源VDD/GND来自DC/DC稳压电源输出+15V/GND。光纤接收芯片可用AVAGO公司的HFBR2521，A/D转换器可用TI公司的TLC0820AIN，FPGA芯片可用XILINX公司的XC3S100E-4TQ144I，驱动芯片可用TI公司的IXDN402SI，DC/DC稳压电源可用任何满足性能指标的稳压电源产品。
[0015]按以上原理，本实用新型电路也可以扩展到更多半导体开关串联，来实现更高电压的直流电容放电。任何基于本实用新型所作的等效变换电路，均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种可调直流电容放电装置，其特征在于:该装置包括一个可调放电控制器，一个放电电阻，一个续流二极管，第一半导体开关，第二半导体开关，第一稳压管，第二稳压管，第三稳压管，第四稳压管，第一二极管，第二二极管，第三二极管，第一限流电阻，第二限流电阻，第一门极电阻，第二门极电阻，一个箝位电容；所述的放电电阻的一端和所述的续流二极管的阴极相连接作为所述的可调直流电容放电装置的正输入端，所述的放电电阻的另一端连接到第一半导体开关的集电极以及所述的续流二极管的阳极；第一限流电阻的一端和所述的可调放电控制器的正极端一起连接到所述的可调直流电容放电装置的正输入端；所述的第二半导体开关的发射极和所述的第二稳压管的阳极以及所述的第三稳压管的阳极连接到一起，作为所述的可调直流电容放电装置的负输入端；所述的第一半导体开关的发射极和所述的第二半导体开关的集电极相连接，并连接到所述的第一稳压管的阳极、第三二极管的阳极以及第二门极电阻的一端；所述的第二门极电阻的另一端与所述的第一稳压管的阴极相连接，并连接到所述的第一半导体开关的门极和所述的第一门极电阻的一端；所述的第一门极电阻的另一端连接到所述的第一限流电阻的另一端以及所述的第一二极管的阴极，并同时连接到所述的第二二极管的阴极以及所述的第四稳压管的阴极；所述的第二二极管的阳极和所述的第三二极管的阴极以及所述的箝位电容的一端相连接，所述的箝位电容的另一端与所述的第四稳压管的阳极和所述的可调放电控制器的负极端相连接，再连接到所述的可调直流电容放电装置的负输入端；所述的第二限流电阻的一端连接到所述的第一半导体开关的集电极，所述的第二限流电阻的另一端连接到所述的第三稳压管的阴极以及所述的可调放电控制器的状态输入端；所述的可调放电控制器的控制电源正端连接到所述的第一二极管的阳极；所述的可调放电控制器的控制端连接到所述的第二半导体开关的门极以及所述的第二稳压管的阴极。
【文档编号】H02M1/32GK203504400SQ201320637563
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】刘文华, 宋强, 陈远华, 李建国, 刘文辉 申请人:张家港智电西威变流技术有限公司