一种电容放电电路、放电系统及电器设备的制作方法

1.本发明涉及电路保护领域，特别地，涉及一种电容放电电路、放电系统及电器设备。


背景技术：

2.现有电器设备所使用的电路驱动板为了满足功率因素等要求会搭载大电容和大电感，导致机组断电以后上述大功率储能器件所储存电能缺少有效的放电途径，使得直流母线电压值会经过很长时间才能降至安全范围，加大了实验员意外触电的可能。在调试过程中，若需要对母线放电，实验员需要长时间使用仪表来监测母线端口的电压，从而带来危险和不便。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种直流母线电容放电电路、放电系统及电器设备，以解决现有技术若需要对母线放电，实验员需要长时间使用仪表来监测母线端口的电压，从而带来危险和不便的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.第一方面，提供一种电容放电电路，包括：待放电的电容，所述电容一端通过开关连接大电阻放电支路，所述电容另一端连接二极管的阴极，所述二极管的阳极与所述大电阻放电支路连接；所述大电阻放电支路包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述开关连接；
6.所述放电电路还包括警示支路，所述警示支路与所述第二电阻并联；
7.所述警示支路包括串联连接的第一稳压二极管和警示器；当所述第二电阻两端电压不低于预设值时，所述第一稳压二极管被击穿，所述警示器发出警示；当所述第二电阻两端电压低于所述预设值时，所述第一稳压二极管无法被击穿，所述警示器无法发出警示。
8.进一步地，所述放电电路还包括与所述大电阻放电支路并联的小电阻放电支路，所述小电阻放电支路包括第三电阻，所述第三电阻阻值小于所述第一电阻，所述第三电阻一端连接所述开关，所述第三电阻另一端连接开关管的集电极，所述开关管的发射极连接所述二极管的阳极，所述第一电阻由第四电阻和第五电阻串联组成，所述第四电阻连接所述开关，所述第四电阻与所述第五电阻的连接点连接第二稳压二极管的阴极，所述第二稳压二极管的阳极连接所述开关管的发射极；所述第二电阻与第五电阻的连接点通过第六电阻连接所述开关管的门级。
9.进一步地，所述开关为继电器，当不需要放电时，控制所述继电器断开；当需要放电时，控制所述继电器导通。
10.进一步地，所述开关为常闭继电器；所述常闭继电器与控制电路连接，当控制电路掉电时，常闭继电器自动导通。
11.进一步地，所述警示器包括led灯和/或蜂鸣器。
12.进一步地，所述警示支路还包括与所述第一稳压二极管串联的第七电阻，所述第一稳压二极管的阴极连接所述第一电阻与所述第二电阻的连接点，所述第一稳压二极管的阳极连接所述警示器，所述警示器通过所述第七电阻连接所述二极管的阳极。
13.进一步地，所述第三电阻由多个电阻并联组成。
14.进一步地，所述开关管为igbt或晶闸管。
15.第二方面，提供一种电容放电系统，包括第一方面提供的技术方案中任一项所述的电路。
16.第三方面，提供一种电器设备，包括第二方面技术方案所述的系统
17.有益效果：
18.本技术技术方案提供一种电容放电电路、放电系统及电器设备，将待放电的电容通过开关与大电阻放电支路连接，需要放电时，开关导通，电容通过大电阻放电支路中第一电阻和第二电阻进行放电；不需要放电时，开关断开，电容正常使用。由于警示支路并联在第二电阻两端，这样警示支路两端的电压与第二电阻的电压相同，当刚开始放电时，由于第二电阻两端的电压大于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管被击穿，警示支路导通，警示器发出警示，表示电容中电压尚未处于安全范围；当放电一段时间后，第二电阻两端电压降低到低于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管无法被击穿，警示支路断开，警示器无法发出警示，此时表示电容中电压处于安全范围。本技术方案放电电路能够通过大电阻放电支路为待放电的电容进行放电的同时，通过警示支路的警示器准确表示电容中电压是否处于安全范围，无需使用者进行测量，安全方便。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施例提供的一种电容放电电路示意图；
21.图2是本发明实施例提供的一种具体的电容放电电路示意图；
22.附图标记：
23.c-电容，s-开关，r1-第一电阻，r2-第二电阻，r3-第三电阻，r4-第四电阻，r5-第五电阻，r6-第六电阻，r7-第七电阻，r-警示器，td1-第一稳压二极管，td2-第二稳压二极管，d3-二极管，mcu-控制电路，q1-开关管。
具体实施方式
24.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
25.第一实施例，参照图1，本发明实施例提供了一种电容放电电路，包括：待放电的电容c，电容c一端通过开关s连接大电阻放电支路，电容c另一端连接二极管d3的阴极，二极管
d3的阳极与大电阻放电支路连接；大电阻放电支路包括串联连接的第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1与开关s连接；
26.放电电路还包括警示支路，警示支路与第二电阻r2并联；
27.警示支路包括串联连接的第一稳压二极管td1和警示器r；当第二电阻r2两端电压不低于预设值时，第一稳压二极管td1被击穿，警示器r发出警示；当第二电阻r2两端电压低于预设值时，第一稳压二极管td1无法被击穿，警示器r无法发出警示。
28.本发明实施例提供的电容放电电路，将待放电的电容c通过开关s与大电阻放电支路连接，需要放电时，开关s导通，电容c通过大电阻放电支路中第一电阻r1和第二电阻r2进行放电；不需要放电时，开关s断开，电容c正常使用，二极管d3限定电容c放电方向，防止电流倒流。由于警示支路并联在第二电阻r2两端，这样警示支路两端的电压与第二电阻r2的电压相同，当刚开始放电时，由于第二电阻r2两端的电压大于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管td1被击穿，警示支路导通，警示器r发出警示，表示电容c中电压尚未处于安全范围；当放电一段时间后，第二电阻r2两端电压降低到低于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管td1无法被击穿，警示支路断开，警示器r无法发出警示，此时表示电容c中电压处于安全范围。本技术方案放电电路能够通过大电阻放电支路为待放电的电容c进行放电的同时，通过警示支路的警示器r准确表示电容c中电压是否处于安全范围，无需使用者进行测量，安全方便。
29.第二实施例，作为第一实施例的补充说明，本发明提供一种具体的电容放电电路，如图2所示，包括：待放电的电容c，电容c一端通过开关s连接大电阻放电支路，电容c另一端连接二极管d3的阴极，二极管d3的阳极与大电阻放电支路连接；大电阻放电支路包括串联连接的第四电阻r4、第五电阻r5和第二电阻r2，第四电阻r4连接开关s；需要说明的是，开关s为继电器，当不需要放电时，控制继电器断开；当需要放电时，控制继电器导通。一般开关s与控制电路mcumcu连接，通过mcu驱动。但是为了muc掉电后电容c能够进行放电，将开关s设置为常闭继电器；当控制电路mcu掉电时，常闭继电器自动导通进行放电。
30.放电电路还包括警示支路，警示支路与第二电阻r2并联；
31.警示支路包括串联连接的第一稳压二极管td1和警示器r；当第二电阻r2两端电压不低于预设值时，第一稳压二极管td1被击穿，警示器r发出警示；当第二电阻r2两端电压低于预设值时，第一稳压二极管td1无法被击穿，警示器r无法发出警示。具体地，警示支路还包括与第一稳压二极管td1串联的第七电阻r7，第一稳压二极管td1的阴极连接第五电阻r5与第二电阻r2的连接点，第一稳压二极管td1的阳极连接警示器r，警示器r通过第七电阻r7连接二极管的阳极；通过第七电阻r7进行限流，保护警示器r。
32.本发明实施例中警示器r采用led灯，具体为发光二极管。在另一些可选实施例中，警示器r可以采用蜂鸣器，或者同时采用led灯和蜂鸣器。
33.由于u(t)＝u*e^(-t/rc)可知，电阻越小，放电速度越快，但阻值过小在放电开始，电容c的电压最大的时候，因为功率p＝u^2/r,电阻可能承受不了较大的功率导致器件导致损坏。因此本发明实施例在放电时采用的大电阻放电支路中第四电阻r4一般较大，防止损坏元器件。但是当电压较小时，若仍采用大电阻进行放电，此时放电时间较长。由于上述电压公式可知，放电速度在初始状态时候十分明显，但是当时间越往后，放电效果会越弱，理论上若要将电压降为零，需要无限长的时间。因此为了加快放电时间，本发明实施例还设计
了小电阻放电支路，具体如下：
34.放电电路还包括与大电阻放电支路并联的小电阻放电支路，小电阻放电支路包括第三电阻r3，第三电阻r3阻值小于第四电阻r4，第三电阻r3一端连接开关s，第三电阻r3另一端连接开关管q1的集电极，开关管q1的发射极连接二极管d3的阳极，第四电阻r4连接开关s，第四电阻r4与第五电阻r5的连接点连接第二稳压二极管td2的阴极，第二稳压二极管td2的阳极连接开关管q1的发射极；第二电阻r2与第五电阻r5的连接点通过第六电阻r6连接开关管q1的门级。
35.作为本发明实施例一种可选的实现方式，第三电阻r3由多个电阻并联组成，多个电阻并联后阻值更小，这样可以使第三电阻r3的阻值尽可能小，当然也可以直接使用一个阻值较小的电阻作为第三电阻r3。
36.可选地，开关管q1为igbt或晶闸管；小电阻放电支路的工作原理以晶闸管为例进行说明：
37.首先需要说明的是，当晶闸管门级电压与发射极电压的差值大于阈值时，晶闸管导通；在电容c刚开始放电时，由于第四电阻r4和第五电阻r5连接点处的电压较高，大于第二稳压二极管td2的击穿电压，第二稳压二极管td2击穿，此时晶闸管发射极电压基本与第四电阻r4和第五电阻r5连接点处的电压相同，而晶闸管门级电压从第五电阻r5和第二电阻r2连接点取电，且经过第六电阻r6分压，此时门级电压小于发射极电压，晶闸管无法导通，而当放电到一定时间后，第四电阻r4和第五电阻r5连接点电压降低，无法击穿第二稳压二极管td2，此时晶闸管发射极电压与第二电阻r2与二极管d3阳极连接点处电压相同，此时晶闸管门级电压与发射极电压的差大于阈值，晶闸管导通，电容c此时可以通过小电阻放电支路进行放电，大大提高放电速度。
38.本发明实施例提供的电容放电电路，当电压过大时，只允许大电阻放电支路工作，当电压下降到一定值时，小电阻放电支路也可以工作，从而通过减小总电阻来降低放电常数rc来达成后半段的快速放电。
39.为了更清楚的说明本发明实施例的方案，本发明提供一种具体的放电电路应用场景，即各元器件的参数或规格。在6匹冷链机组中一般需要变电使母线直流电压为380v，假设所有电阻的额定功率为10w，则为了保证第四放电电阻能正常工作，根据p《u^2/r,计算得第四放电电阻至少为14400ω，取15000ω。第二稳压二极管td2的反向击穿电压为50v，使y＝r5+r2。希望母线降压至250v时，小电阻放电支路工作，则td2关断条件(即晶闸管开通条件)为u*y/(r4+y)《50,u＝250v，计算得y《3750,取y＝3700。另外因额定功率为10w，则小电阻放电支路第三电阻r3阻值为r》u^2/p,u＝250,则r》6250,取r3＝6300ω。设晶闸管的开启电压为5v，当电压降至250v时，希望门极电压高于5v。则u*(r2)/(r4+r5+r2)》5,u＝250v。又因为前面得y＝r5+r2＝3700，则r2》374,取r2为2000ω，则r5为1700ω.希望母线电压降低至20v时，发光二极管才熄灭，则20*(r2)/(r2+r5+r4)《uth,则td1的反向击穿电压uth《2.1v,取其反向击穿电压为2v。r7和r6均为限流电阻保护发光二极管回路和门极回路，均取1000ω。
40.第三实施例，本发明提供一种电容放电系统，包括第一实施例或第二实施例提供的电容放电电路。
41.本发明实施例提供的电容放电系统，根据内部的电容放电电路，将待放电的电容
通过开关与大电阻放电支路连接，需要放电时，开关导通，电容通过大电阻放电支路中第一电阻和第二电阻进行放电；不需要放电时，开关断开，电容正常使用。由于警示支路并联在第二电阻两端，这样警示支路两端的电压与第二电阻的电压相同，当刚开始放电时，由于第二电阻两端的电压大于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管被击穿，警示支路导通，警示器发出警示，表示电容中电压尚未处于安全范围；当放电一段时间后，第二电阻两端电压降低到低于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管无法被击穿，警示支路断开，警示器无法发出警示，此时表示电容中电压处于安全范围。本技术方案放电电路能够通过大电阻放电支路为待放电的电容进行放电的同时，通过警示支路的警示器准确表示电容中电压是否处于安全范围，无需使用者进行测量，安全方便。
42.第四实施例，本发明提供一种电器设备，包括第三实施例提供的电容放电系统。
43.本法门寺实施例提供的电器设备，通过电容放电系统中的电容放电电路，将待放电的电容通过开关与大电阻放电支路连接，需要放电时，开关导通，电容通过大电阻放电支路中第一电阻和第二电阻进行放电；不需要放电时，开关断开，电容正常使用。由于警示支路并联在第二电阻两端，这样警示支路两端的电压与第二电阻的电压相同，当刚开始放电时，由于第二电阻两端的电压大于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管被击穿，警示支路导通，警示器发出警示，表示电容中电压尚未处于安全范围；当放电一段时间后，第二电阻两端电压降低到低于预设值，此时警示支路中的第一稳压二极管无法被击穿，警示支路断开，警示器无法发出警示，此时表示电容中电压处于安全范围。本技术方案放电电路能够通过大电阻放电支路为待放电的电容进行放电的同时，通过警示支路的警示器准确表示电容中电压是否处于安全范围，无需使用者进行测量，安全方便。
44.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
45.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
46.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
47.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
48.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
49.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
50.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。