电源电路及变流器的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电源电路及变流器。


背景技术：

2.目前，电力电子变流器的软启动主要通过辅助支路的继电器串联限流电阻来实现对直流母线电容进行预充电，通过将直流母线电容电压上升到接近正常工作幅值后，再闭合主继电器的方式来实现。而变流器停机后，再通过并联在直流母线电容两端的泄放电阻来泄放直流母线电容上的剩余电荷。
3.传统软启动电路驱动控制较为复杂，控制功率高，对控制电源容量需求大，从而造成变流器整机效率降低、控制电源成本增加。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电源电路及变流器，以解决传统软启动电路中驱动控制复杂和成本高的问题。
5.本技术一方面提供了一种电源电路，包括第一选通电路、第二选通电路及电荷泄放电路，其中，所述第一选通电路的第一端用于与电池组正极连接，所述第一选通电路的第二端用于与母线电容的第一端连接；所述第二选通电路的第一端用于与所述电池组正极连接，所述第二选通电路的第二端用于与母线电容的第一端连接；其中，所述第一选通电路和所述第二选通电路分时导通以为所述母线电容充电；所述电荷泄放电路的第一端分别与所述第一选通电路的第二端、所述第二选通电路的第二端、母线电容的第一端连接，所述电荷泄放电路的第二端分别与所述电池组负极、所述母线电容的第二端连接；所述电荷泄放电路用于在所述第一选通电路和所述第二选通电路同时断开所述电池组与所述母线电容之间的充电通路时，泄放所述母线电容上的电荷。
6.于上述实施例所述的电源电路中，通过设置第一选通电路为母线电容预充电，所用开关管体积小，驱动控制简单，有助于提升电源电路的效率，另外通过设置第二选通电路作为主充电回路，为母线电容充电至额定电压，然后断开第一选通电路和第二选通电路，导通电荷泄放电路，使母线电容中的残存电荷快速泄放掉，上述电源电路驱动控制简单，开关管体积小、功率小，开关损耗低，降低了电源整体成本，而且残余电荷泄放速度快，电源的安全性更高。
7.在其中一个实施例中，所述电荷泄放电路包括泄放电阻、第一开关管及第一驱动单元，其中，所述泄放电阻的第一端作为所述电荷泄放电路的第一端；所述第一开关管的第一端与所述泄放电阻的第二端连接，所述第一开关管的第二端作为所述电荷泄放电路的第二端；所述第一驱动单元与所述第一开关管的控制端连接，用于在所述第一选通电路和所述第二选通电路同时断开所述电池组与所述母线电容之间的充电通路时，控制所述第一开关管导通，以使所述泄放电阻泄放所述母线电容上的电荷。
8.在其中一个实施例中，所述第一驱动单元包括第一限流电阻及第一驱动控制器，
其中，所述第一限流电阻的第一端用于接收泄放触发信号，以使所述电荷泄放电路导通放电；所述第一驱动控制器的输入端与所述第一限流电阻的第二端连接，所述第一驱动控制器的第一输出端与所述第一开关管的控制端连接，用于驱动所述第一开关管的导通或断开。
9.在其中一个实施例中，所述第一驱动单元还包括：第一分压电阻、第二分压电阻和第一滤波电容，其中，所述第一分压电阻的第一端与所述泄放电阻的第一端连接，所述第一分压电阻的第二端分别与所述第一驱动控制器的第一输出端、所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二分压电阻的第二端接地；所述第一滤波电容与所述第二分压电阻并联，用于滤除所述第一开关管产生的谐波。
10.在其中一个实施例中，所述第一选通电路包括第二开关管、第二限流电阻及第二驱动单元，所述第二开关管的第一端与所述电池组正极连接；所述第二限流电阻的第一端与所述第二开关管的第二端连接，所述第二限流电阻的第二端作为所述第一选通电路的第二端；所述第二驱动单元分别与所述电池组正极、所述电池组负极、所述第二开关管的控制端连接，用于控制所述第二开关管的导通状态。
11.在其中一个实施例中，所述第二驱动单元包括第二驱动控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第二滤波电容，其中，所述第二驱动控制器的输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二驱动控制器的第一输出端通过所述第二电阻与所述第二开关管的控制端连接，用于驱动所述第二开关管的导通或断开；所述第一电阻的第一端用于接收第一选通触发信号，以使所述第一选通电路导通，为所述母线电容充电；所述第三电阻的第一端与所述电池组正极连接，所述第三电阻的第二端与所述第二开关管的控制端连接；所述第一二极管与所述第三电阻并联，所述第二滤波电容与所述第三电阻并联。
12.在其中一个实施例中，所述第二选通电路包括第三开关管及第三驱动单元，所述第三开关管的第一端与所述电池组正极连接；所述第三驱动单元分别与所述电池组正极、所述电池组负极、所述第三开关管的控制端连接，用于控制第三开关管的导通状态。
13.在其中一个实施例中，所述第三驱动单元包括第三驱动控制器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二二极管和第三滤波电容，其中，所述第三驱动控制器的输入端与所述第四电阻的第二端连接，所述第三驱动控制器的第一输出端通过所述第五电阻与所述第三开关管的控制端连接，用于驱动所述第三开关管的导通或断开；所述第四电阻的第一端用于接收第二选通触发信号，以使所述第二选通电路导通，为所述母线电容充电；所述第六电阻的第一端与所述电池组正极连接，所述第六电阻的第二端与所述第三开关管的控制端连接；所述第二二极管与所述第六电阻并联，所述第三滤波电容与所述第六电阻并联。
14.在其中一个实施例中，所述电源电路还包括控制器，所述控制器分别与所述第一选通电路、所述第二选通电路、所述第一驱动单元连接，用于控制所述第一选通电路的通断状态、所述第二选通电路的通断状态和所述电荷泄放电路的通断状态。
15.本技术第二方面提供了一种变流器，包括电池组件、母线电容以及前述任一项实施例所述的电源电路，其中，所述电源电路分别与所述电池组件、母线电容连接。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的
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。
17.图1为一个实施例中电源电路的结构示意图；
18.图2为一个实施例中电荷泄放电路的电路原理图；
19.图3为一个实施例中第一选通电路的电路原理图；
20.图4为一个实施例中第二选通电路的电路原理图；
21.图5为一个实施例中电源电路或变流器的电路原理图。
具体实施方式
22.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
24.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
25.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
26.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
27.在本技术的一个实施例中，如图1所示，提供了一种电源电路，包括第一选通电路100、第二选通电路200及电荷泄放电路300，其中，第一选通电路100的第一端用于与电池组正极连接，第一选通电路100的第二端用于与母线电容c
母
的第一端连接；第二选通电路200的第一端用于与电池组正极连接，第二选通电路200的第二端用于与母线电容c
母
的第一端连接；其中，第一选通电路100和第二选通电路200分时导通以为母线电容c
母
充电；电荷泄放电路300的第一端分别与第一选通电路100的第二端、第二选通电路200的第二端、母线电容c
母
的第一端连接，电荷泄放电路300的第二端分别与电池组负极、母线电容c
母
的第二端连接；电荷泄放电路300用于在第一选通电路100和第二选通电路200同时断开电池组与母线电容c
母
之间的充电通路时，泄放母线电容c
母
上的电荷。比如，可以选用2个12v/7ah铅酸蓄电池串联组成额定电压为24v、标称容量为14ah的电池组。
28.于上述实施例所述的电源电路中，通过设置第一选通电路100为母线电容c
母
预充电，所用开关管体积小，驱动控制简单，有助于提升电源电路的效率，另外通过设置第二选通电路200作为主充电回路，为母线电容c
母
充电至额定电压，然后断开第一选通电路100和第二选通电路200，导通电荷泄放电路300，使母线电容c
母
中的残存电荷快速泄放掉，上述电
源电路驱动控制简单，开关管体积小、功率小，开关损耗低，降低了电源整体成本，而且残余电荷泄放速度快，电源的安全性更高。
29.作为示例，请参考图2所示，电荷泄放电路300包括泄放电阻r
rel
、第一开关管s1及第一驱动单元310，其中，泄放电阻r
rel
的第一端作为电荷泄放电路300的第一端；第一开关管s1的第一端与泄放电阻r
rel
的第二端连接，第一开关管s1的第二端作为电荷泄放电路300的第二端；第一驱动单元310与第一开关管s1的控制端连接，用于在第一选通电路100和第二选通电路200同时断开电池组与母线电容c
母
之间的充电通路时，控制第一开关管s1导通，以使泄放电阻r
rel
泄放母线电容c
母
上的电荷。比如，可以取泄放电阻r
rel
的阻值为500ω，第一开关管s1可以选用bss123的n型场效应管，其栅源电压v
gs
＝14v，持续的漏极电流id＝0.17a。
30.作为示例，请继续参考图2，第一驱动单元310包括第一限流电阻r
lim1
及第一驱动控制器d1，其中，第一限流电阻r
lim1
的第一端用于接收泄放触发信号，以使电荷泄放电路300导通放电；第一驱动控制器d1的输入端与第一限流电阻r
lim1
的第二端连接，第一驱动控制器d1的第一输出端与第一开关管s1的控制端连接，用于驱动第一开关管s1的导通或断开。比如，可以取第一限流电阻r
lim1
的阻值为1kω，第一驱动控制器d1可以选用型号为tlp127的光耦隔离芯片，该型号芯片一方面能够有效隔离干扰信号，使第一驱动控制器d1输出的开关导通信号更精确，对第一开关管s1的控制更加精准，另一方面控制简单，驱动功率低，有利于提高电源电路的效率。
31.作为示例，请继续参考图2，第一驱动单元310还包括：第一分压电阻r
s1
、第二分压电阻r
s2
和第一滤波电容c
o1
，其中，第一分压电阻r
s1
的第一端与泄放电阻r
rel
的第一端连接，第一分压电阻r
s1
的第二端分别与第一驱动控制器d1的第一输出端、第二分压电阻r
s2
的第一端连接，第二分压电阻r
s2
的第二端接地；第一滤波电容c
o1
与第二分压电阻r
s2
并联，用于滤除第一开关管s1产生的谐波。比如，可以取第一分压电阻r
s1
的阻值为30kω，第二分压电阻r
s2
的阻值为10kω，第一滤波电容c
o1
的容值为0.1μf。
32.作为示例，请参考图3，第一选通电路100包括第二开关管s2、第二限流电阻r
lim2
及第二驱动单元110，第二开关管s2的第一端与电池组正极连接；第二限流电阻r
lim2
的第一端与第二开关管s2的第二端连接，第二限流电阻r
lim2
的第二端作为第一选通电路100的第二端；第二驱动单元110分别与电池组正极、电池组负极、第二开关管s2的控制端连接，用于控制第二开关管s2的导通状态。比如，可以取第二限流电阻r
lim2
的阻值为20ω，额定功率为10w，第二开关管s2可以选用型号为fhd9540的p型场效应管，其栅源电压v
gs
＝-10v，漏源耐压为v
ds
＝100v，额定电流为35a。
33.作为示例，请继续参考图3，第二驱动单元110包括第二驱动控制器d2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一二极管t1和第二滤波电容c
o2
，其中，第二驱动控制器d2的输入端与第一电阻r1的第二端连接，第二驱动控制器d2的第一输出端通过第二电阻r2与第二开关管s2的控制端连接，用于驱动第二开关管s2的导通或断开；第一电阻r1的第一端用于接收第一选通触发信号，以使第一选通电路100导通，为母线电容c
母
充电；第三电阻r3的第一端与电池组正极连接，第三电阻r3的第二端与第二开关管s2的控制端连接；第一二极管t1与第三电阻r3并联，第二滤波电容c
o2
与第三电阻r3并联。比如，第二驱动控制器d2可以选用型号为tlp127的光耦隔离芯片，一方面能够有效隔离干扰信号，使第二驱动控制器d2输出的开
关导通信号更精确，对第二开关管s2的控制更加精准，另一方面控制简单，驱动功率低，有利于提高电源电路的效率；比如可以取第一电阻r1的阻值为1kω，第二电阻r2的阻值为30kω，第三电阻r3的阻值为10kω，第一二极管t1可以选用型号为smaj18ca的瞬态电压抑制二极管，其工作反相电压峰值为18v，起着吸收开关过程中产生的各种浪涌脉冲，保护第二开关管s2的作用，第二滤波电容c
o2
可以选用容值为0.1μf的电解电容，用于滤除第二开关管s2开关过程中产生的谐波。
34.作为示例，请参考图4，第二选通电路200包括第三开关管s3及第三驱动单元210，第三开关管s3的第一端与电池组正极连接；第三驱动单元210分别与电池组正极、电池组负极、第三开关管s3的控制端连接，用于控制第三开关管s3的导通状态。比如，第三开关管s3可以选用型号为fhd9540的p型场效应管，其栅源电压v
gs
＝-10v，漏源耐压为v
ds
＝100v，额定电流为35a。
35.作为示例，请继续参考图4，第三驱动单元210包括第三驱动控制器d3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第二二极管t2和第三滤波电容c
o3
，其中，第三驱动控制器d3的输入端与第四电阻r4的第二端连接，第三驱动控制器d3的第一输出端通过第五电阻r5与第三开关管s3的控制端连接，用于驱动第三开关管s3的导通或断开；第四电阻r4的第一端用于接收第二选通触发信号，以使第二选通电路200导通，为母线电容c
母
充电；第六电阻r6的第一端与电池组正极连接，第六电阻r6的第二端与第三开关管s3的控制端连接；第二二极管t2与第六电阻r6并联，第三滤波电容c
o3
与第六电阻r6并联。比如，第三驱动控制器d3可以选用型号为tlp127的光耦隔离芯片，一方面能够有效隔离干扰信号，使第三驱动控制器d3输出的开关导通信号更精确，对第三开关管s3的控制更加精准，另一方面控制简单，驱动功率低，有利于提高电源电路的效率；比如可以取第四电阻r4的阻值为1kω，第五电阻r5的阻值为30kω，第六电阻r6的阻值为10kω，第二二极管t2可以选用型号为smaj18ca的瞬态电压抑制二极管，其工作反相电压峰值为18v，起着吸收第三开关管s3开关过程中产生的各种浪涌脉冲，保护第三开关管s3的作用，第三滤波电容c
o3
可以选用容值为0.1μf的电解电容，用于滤除第三开关管s3开关过程中产生的谐波。
36.作为示例，电源电路还包括控制器(未图示)，控制器分别与第一选通电路100、第二选通电路200、第一驱动单元310连接，用于控制第一选通电路100的通断状态、第二选通电路200的通断状态和电荷泄放电路300的通断状态。
37.作为示例，请参考图5，电源电路的软启动充电过程可以如下所述：控制器发出第一选通触发信号，控制第二开关管s2导通，使第一选通电路100接通母线电容c
母
，并为母线电容充电，经过预定时间(比如1s)后，母线电容c
母
的电压上升到接近电池组电压，比如可以为23.3v～23.5v，控制器再发出第二选通触发信号，控制第三开关管s3导通，使第二选通电路200接通母线电容c
母
，此时，第一选通电路由于第二限流电阻r
lim2
的存在而被旁路，从而电池组通过第二选通电路200继续为母线电容c
母
充电，直至两者电压完全相等，以上即为电源电路的软启动充电过程。
38.作为示例，请继续参考图5所示，电源电路的残余电荷泄放过程可以如下所述：当电源电路停止工作前，控制器分别向第一选通电路100及第二选通电路200发送关断信号，比如同时撤掉第一选通触发信号和第二选通触发信号，使第二开关管s2和第三开关管s3同时关断，此时，母线电容c
母
上还残留有剩余电荷，通过控制器发送泄放触发信号，控制控制
第一开关管s1导通，使电荷泄放电路300与母线电容c
母
接通，母线电容c
母
通过与泄放电阻r
rel
组成的rc振荡电路快速释放电能，使残余电荷快速消耗，保障安全。
39.本技术还提供了一种变流器，如图5所示，包括电池组件、母线电容c
母
以及前述任一实施例的电源电路，其中，电源电路分别与电池组件、母线电容c
母
连接。
40.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。
41.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。