一种放电功能监测装置、快速放电装置及电器设备的制作方法

1.本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及一种放电功能监测装置、快速放电装置及电器设备。


背景技术：

2.现在很多电力电子设备都会有较高的母线电压值，例如光伏逆变器、apf (active power filter，有源电力滤波器)、svg、ups(uninterruptible powersupply，不间断电源)以及变频器等设备中，都会设置较高的母线电压值。设备功率越大，母线容值越大，其中存储的电量就越多。
3.当设备需要检修维护时，为保证检修人员的人身安全和检修效率，需要将母线电容快速进行放电，可以通过在设备中设置快速放电模块以实现快速放电功能。在快速放电功能模块中通常采用放电电阻进行快速放电，但是，快速放电功能模块中的放电电阻往往没有被监测，在快速放电电路故障的情况下，可能使得放电电阻长时间并联在母线电容上进行放电，由于长时间带载，放电电阻会严重发热，对放电电阻造成损坏，甚至烧毁电器设备造成损失，存在安全隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种放电功能监测装置，旨在解决现有技术中放电电阻长时间带载严重发热损坏设备的问题。
5.本实用新型实施例提供一种放电功能监测装置，包括：
6.温度检测模块，包括多个温度检测单元，每一温度检测单元贴设在快速放电模块上，用于检测快速放电模块的温度；
7.信号稳定模块，包括多个与温度检测单元一一对应的滤波单元，滤波单元与对应的温度检测单元的输出端连接，用于使对应的温度检测单元的输出电平信号平滑；
8.信号比较模块，与多个温度检测单元的输出端连接，用于将多个温度检测单元的输出信号中电平值最高的输出电平信号输出至检测端口。
9.进一步地，温度检测单元包括热敏电阻、第一电阻和第二电阻；
10.热敏电阻的一端与电压端连接，另一端依次通过第一电阻和第二电阻与对应的滤波单元连接，热敏电阻贴设于快速放电模块上。
11.进一步地，滤波单元包括第三电阻和第一电容，第三电阻的一端与第二电阻的一端连接，第一电容的一端与第二电阻的另一端连接，第三电阻的另一端与第一电容的另一端连接并接地。
12.进一步地，信号比较模块包括与多个温度检测单元一一对应的放大单元，所述放大单元包括运算放大器、第四电阻和第一二极管；
13.运算放大器的同相输入端与第二电阻远离第一电阻的一端连接，反向输入端通过第四电阻与检测端口连接，输出端与第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与检测端
口连接。
14.进一步地，热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
15.第二方面，本技术还提供一种快速放电装置，快速放电装置包括快速放电模块以及如上述的放电功能监测装置，快速放电模块包括多个放电电阻，放电功能监测装置的温度检测模块的多个温度检测单元贴设于多个放电电阻上。
16.进一步地，快速放电模块还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、光耦、稳压管、第二二极管、第三二极管、第二电容和开关管；
17.第五电阻的一端与设备电压端连接，另一端与光耦的原边输入端连接；
18.光耦的原边输出端接地，副边输入端通过第六电阻与母线电容一端连接，副边输出端与母线电容二端连接；
19.第二二极管的阳极与副边输入端连接，阴极通过第七电阻与母线电容二端连接，第二电容与第七电阻并联；
20.第三二极管的阳极与副边输出端连接，阴极与副边输入端连接；
21.稳压管的阳极与副边输出端连接，阴极与副边输入端连接；
22.开关管的第一端与第二二极管的阴极连接，第二端通过多个串联的放电电阻与母线电容一端连接，第三端与母线电容二端连接。
23.进一步地，快速放电模块还包括第八电阻和第三电容；
24.第八电阻的一端与原边输入端连接，另一端与原边输出端连接，第三电容与第八电阻并联。
25.进一步地，快速放电模块还包括第四二极管，第四二极管的阴极与设备电压端连接，所述第四二极管的阳极接地。
26.第三方面，本技术还提供一种电器设备，电器设备包括如上述的快速放电装置。
27.本实用新型实施例通过温度检测模块设置有多个温度检测单元，温度检测单元贴在快速放电模块上用于检测快速放电模块的温度，信号稳定模块的滤波单元与温度检测单元连接，用于平滑温度检测单元输出的电平信号，信号比较模块将各经滤波单元后的平滑的电平信号进行比较从而输出电平值最高的电平信号至检测端口，从而根据检测端口的电平值确定快速放电模块的温度，实现快速放电模块的温度监测功能，当快速放电模块温度出现异常时，可以及时做出应对措施，避免快速放电模块温度异常损坏设备，提高电路安全性。
附图说明
28.图1是本实用新型实施例提供的一种放电功能监测装置一个实施例的模块结构示意图；
29.图2是本实用新型实施例提供的一种放电功能监测装置一个实施例的电路图；
30.图3是本实用新型实施例提供的一种放电功能监测装置另一个实施例的电路结构示意图；
31.图4是本实用新型实施例提供的一种快速放电装置一个实施例快速放电模块的电路结构示意图。
32.图中，100、温度检测模块；200、信号稳定模块；300、信号比较模块；110、温度检测
单元；210、滤波单元；310、放大单元；rt、热敏电阻；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；r8、第八电阻；rt1、热敏电阻；rw1、电阻；rw2、电阻；rt2、热敏电阻；rw3、电阻；rw4、电阻；rf1、电阻；rf2、电阻； rf3、电阻；rf4、电阻；rf5、电阻；rf6、电阻；rf7、电阻；rf8、电阻；rf9、电阻；c1、第一电容；c2、第二电容；c3、第三电容；u1、运算放大器；ul1、运算放大器；ul2、运算放大器；d1、第一二极管；d2、第二二极管；d3、第三二极管；d4第四二极管；d1、二极管；d2、二极管；d6、稳压管；u2、光耦；q1、开关管。
具体实施方式
33.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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.现有的快速放电功能模块中没有监测放电电阻的状态，当放电电阻长时间放电发热温度异常时，将对电器设备造成损失，存在安全隐患。本实用新型能实时监测快速放电模块的温度，避免快速放电模块温度异常损坏设备，提高电路安全性。
35.实施例一
36.如图1至图4所示，本实用新型实施例提供一种放电功能监测装置，包括温度检测模块100、信号稳定模块200和信号比较模块300。
37.温度检测模块100包括多个温度检测单元110，每一温度检测单元110贴设在快速放电模块上，用于检测快速放电模块的温度；
38.信号稳定模块200包括多个与温度检测单元110一一对应的滤波单元210，滤波单元210与对应的温度检测单元110的输出端连接，用于使对应的温度检测模块1001的输出电平信号平滑；
39.信号比较模块300与多个温度检测单元110的输出端连接，用于将多个温度检测单元110的输出信号中电平值最高的输出电平信号输出至检测端口 temp_res。
40.在实施时，快速放电模块用于实现母线电容快速放电功能，快速放电模块在放电过程中会发热温度升高，本技术提供的温度检测模块100中包括多个温度检测单元110，每个温度检测单元110贴附在快速放电模块上，从而与快速放电模块抵接，在一些实施例中，以快速放电模块包括多个放电电阻为例，温度检测单元110可以采用热敏电阻，多个热敏电阻可以分别与多个放电电阻贴合紧靠，用于检测放电电阻的温度。
41.温度检测单元110的输出端电位随温度变化而变化，例如当快速放电模块的温度升高时，温度检测单元110的输出端电位升高，各温度检测单元110的输出端连接滤波单元210，滤波单元210用于对各温度检测单元的输出电平信号进行滤波，从而使得各温度检测单元的输出电平信号较为平滑，不会出现太大的波动。
42.信号比较模块300与各温度检测单元110的输出端连接，用于将各温度检测单元110输出的电平信号进行比对，并将电平值最高的输出电平信号输出至检测端口temp_res。在一些实施例中，检测端口temp_res可以连接控制芯片，例如检测端口temp_res与控制芯片的ad口连接，从而将检测端口 temp_res的电位送到控制芯片ad口上进行检测，在实施时，控制芯片可以根据ad口检测到的电压执行相应的操作，以快速放电模块的温度分别为
第一预设温度阈值和第二预设温度阈值时，检测端口temp_res对应的电位分别为 a1和a2为例，当控制芯片ad口采集到电位a1时发出高温告警信号，当控制芯片ad口采集到电位a2时发出强制关机信号。需要说明的是，上述的发出高温告警信号和发出强制关机信号属于举例说明，在实施时，控制芯片可以根据ad口检测到的电压还可以执行其他操作，例如控制风扇给快速放电模块进行降温，能实现快速放电模块的温度监测以保证快速放电模块工作在安全的工作环境中即可。
43.本技术实施例通过温度检测模块100设置有多个温度检测单元110，温度检测单元110贴在快速放电模块上用于检测快速放电模块的温度，信号稳定模块200的滤波单元210与温度检测单元110连接，用于平滑温度检测单元110 输出的电平信号，信号比较模块300将各经滤波单元210后的平滑的电平信号进行比较从而输出电平值最高的电平信号至检测端口temp_res，从而根据检测端口temp_res的电平值确定快速放电模块的温度，实现快速放电模块的温度监测功能，当快速放电模块温度出现异常时，可以及时做出应对措施，避免快速放电模块温度异常损坏设备，提高电路安全性。
44.实施例二
45.在本实用新型的一个可选实施例中，温度检测单元110包括热敏电阻rt、第一电阻r1和第二电阻r2；
46.热敏电阻rt的一端与电压端vntc连接，另一端依次通过第一电阻r1和第二电阻r2与对应的滤波单元210连接，热敏电阻rt贴设于快速放电模块上。
47.在实施时，热敏电阻rt采用负温度系数热敏电阻(ntc)，负温度系数热敏电阻在温度越高时电阻值越小，从而使得热敏电阻rt与第一电阻r1连接的一端的电位随温度升高而升高，
48.在一些实施例中，滤波单元210包括第三电阻r3和第一电容c1，第三电阻r3的一端与第二电阻r2的一端连接，第一电容c1的一端与第二电阻r2 的另一端连接，第三电阻r3的另一端与第一电容c1的另一端连接后接地。第二电阻r2的另一端与对应的滤波单元210连接。
49.在实施时，第三电阻r3和第一电容c1组成rc电路，rc电路用于对电路进行滤波作用，使温度检测单元110的输出较为平滑，不会出现太大的波动，提高电路稳定性。
50.实施例三
51.在本实用新型的一个可选实施例中，信号比较模块300包括与多个温度检测单元110一一对应的放大单元310，放大单元310包括运算放大器u1、第四电阻r4和第一二极管d1；
52.运算放大器u1的同相输入端与第二电阻r2远离第一电阻r1的一端连接，运算放大器u1的反向输入端通过第四电阻r4与检测端口temp_res连接，运算放大器u1的输出端与第一二极管d1的阳极连接，第一二极管d1的阴极与检测端口temp_res连接。
53.在实施时，多个第一二极管d1的阴极连接至一个检测端口temp_res，多个运算放大器u1及其第一二极管d1的反向截止功能，检测端口temp_res 的电位是各运算放大器u1中最高电平值的电位，以温度检测模块100包括两个温度检测单元110为例，其中一个温度检测单元110包括热敏电阻rt1，热敏电阻rt1依次通过电阻rw1和电阻rw2与运算放大器ul1的同向输入端连接，运算放大器ul1包括管脚g1、管脚g2和管脚g3，其中，管脚g1、管脚 g2和
管脚g3分别为该运算放大器ul1的同向输入端、反相输入端和输出端，管脚g3通过正向导通的二极管d1与检测端口temp_res连接。同理，另一个温度检测单元110包括热敏电阻rt2，热敏电阻rt2依次通过电阻rw3和电阻 rw4与运算放大器ul2的同向输入端连接，运算放大器ul2包括管脚g4、管脚g5和管脚g6，其中，管脚g4、管脚g5和管脚g6分别为该运算放大器ul2 的同向输入端、反相输入端和输出端，管脚g6通过正向导通的二极管d2与检测端口temp_res连接。
54.由运算放大器ul1的“虚短、虚断”，可知运算放大器ul1的管脚g1和管脚g2电位相同，运算放大器ul2的管脚g4和管脚g5电位相同。而且管脚 g1和电阻rw2的1脚电位相同，管脚g4和电阻rw4的1脚电位相同。
55.由于热敏电阻rt1和热敏电阻rt2是负温度系数热敏电阻，温度越高，热敏电阻rt1和热敏电阻rt2的阻值越低，则电阻rw2和电阻rw4的1脚的电压越高。
56.由于运算放大器ul1和运算放大器ul2的电路及二极管d1和二极管d2 的方向截止功能，检测端口temp_res的电位是管脚g3和管脚g6中的更高电位，即当管脚g3电位高于管脚g6电位时，检测端口temp_res的电位与管脚 g3的电位一致，而当管脚g3电位低于管脚g6电位时，检测端口temp_res的电位与管脚g6的电位一致。
57.把检测端口temp_res的电位输送至控制芯片的ad口进行检测，电压越高，则放电电阻温度越高。在一些实施例中，以检测温度为80℃进行温度告警，检测温度为100℃进行强制关机为例，当检测温度为80℃时检测端口temp_res 的电位为v1，控制芯片ad口检测到v1时即发出高温告警信号，当检测温度为100℃时检测端口temp_res的电位为v2，控制芯片ad口检测到v2时即发出强制关机信号。
58.需要说明的是，以上温度检测模块100包括两个温度检测单元110为实施例说明，在实施时，温度检测模块100还可以采用n个温度检测单元110，其中，n大于等于2，例如温度检测模块100采用三个温度检测单元110或者六个温度检测单元110，可以根据实际需要设置温度检测单元110的数量，以满足多个放电电阻的温度监测功能即可。
59.实施例四
60.在本实用新型的一个可选实施例中，请参阅图3，图3是本技术一个实施例快速放电装置的电路结构示意图。
61.如图3所示，本技术还提供一种快速放电装置，快速放电装置包括快速放电模块以及如上述的放电功能监测装置，快速放电模块包括多个串联的放电电阻，放电功能监测装置的温度检测模块100的多个温度检测单元110贴设于多个放电电阻上。
62.在实施时，快速放电模块包括9个放电电阻为例，具体地，以放电电阻包括电阻rf1、电阻rf2、电阻rf3、电阻rf4、电阻rf5、电阻rf6、电阻rf7、电阻rf8和电阻rf9为例，电阻rf1、电阻rf2、电阻rf3、电阻rf4、电阻rf5、电阻rf6、电阻rf7、电阻rf8和电阻rf9依次串联，多个温度检测单元110 与放电电阻紧贴，在实施时，为降低成本，可以设置两个温度检测单元110，每一温度检测单元110包括一个热敏电阻rt，热敏电阻rt采用负温度系数热敏电阻，负温度系数热敏电阻可以通过781型环氧树脂粘合剂粘附在任意两个放电电阻上，从而实现放电电阻监测功能。
63.快速放电模块还包括第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、光耦u2、稳压管d6、第二二极管d2、第三二极管d3、第二电容c2和开关管q1；
64.第五电阻r5的一端与设备电压端vin连接，另一端与光耦u2的原边输入端连接；
65.光耦u2的原边输出端接地，光耦u2的副边输入端通过第六电阻r6与母线电容一端bus 连接，光耦u2的副边输出端与母线电容二端bus
‑
连接；
66.第二二极管d2的阳极与副边输入端连接，第二二极管d2的阴极通过第七电阻r7与母线电容二端bus
‑
连接，第二电容c2与第七电阻r7并联；
67.第三二极管d3的阳极与光耦u2的副边输出端连接，第三二极管d3的阴极与光耦u2的副边输入端连接；
68.稳压管d6的阳极与光耦u2的副边输出端连接，稳压管d6的阴极与光耦 u2的副边输入端连接；
69.开关管q1的第一端与第二二极管d2的阴极连接，开关管q1的第二端通过多个串联的放电电阻与母线电容一端bus 连接，开关管q1的第三端与母线电容二端bus
‑
连接。
70.在实施时，光耦u2包括引脚1、引脚2、引脚3和引脚4，其中，引脚1、引脚2、引脚3和引脚4分别为光耦u2的原边输入端、原边输出端、副边输入端和副边输出端，开关管q1包括但不限于三极管、mos管和igbt中的任意一种，以开关管q1的第一端、第二端和第三端分别为脚1、脚2和脚3，以开关管q1为三极管为例，开关管q1的第一端、第二端和第三端分别为三极管的基极、集电极和发射极。在一些实施例中，开关管q1为igbt，开关管q1的第一端、第二端和第三端分别为igbt的控制端、输入端和输出端。
71.本技术提供的快速放电装置的工作原理如下：
72.当快速放电装置正常工作时，设备运行，此时设备电压端vin正常，电流从第五电阻r5后流到光耦u2的原边，从引脚1流入并从引脚2流出到gnd 上。光耦u2导通，光耦u2的引脚3和引脚4等电位，导致ibgt的第一端和第三端电位相等，此时igbt处于关断状态，无电流流过放电电阻，放电电阻不会发热。
73.当快速放电装置正常工作时，设备下电，此时设备电压端vin没有电压，没有电流通过光耦u2的原边，光耦关断，母线电容一端bus 输出的电流依次经过第六电阻r6、第二二极管d2和第七电阻r7流到母线电容二端bus
‑
，由于第六电阻r6和第七电阻r7的分压，第七电阻r7两端的电压高于稳压管d6 的稳压电压，以母线电容一端bus 和母线电容二端bus
‑
之间的电势差等于 600vdc，第六电阻r6的阻值为750kω，第七电阻r7的阻值为560kω为例，第七电阻r7的电压为ur7＝u/(r6 r7)*r7，计算得到ur7＝256vdc，大于稳压管d6的稳压电压13v，稳压管d6处于工作状态，把光耦u2的管脚3和管脚 4电压稳定在13v，使得igbt的脚1和脚3电势也为13v，则igbt处于导通状态，母线电容一端bus 输出的电流通过放电电阻流至母线电容二端bus
‑
，各放电电阻发热，母线电容因为电荷的释放，电压持续降低，母线电容放电时间通常持续十几秒或者几十秒，放电电阻的温度不会持续升高。
74.在设备正常运行过程中，当快速放电装置异常时，例如光耦u2故障，光耦u2处于关断状态，此时ibgt处于导通状态，各放电电阻上一直有电流通过，放电电阻持续发热，导致贴附在放电电阻上的热敏电阻rt阻值下降，运算放大器u1的同相输入端电压升高，放电电阻温度不断攀升，直至达到设备监测阈值，触发告警或者设备强制下电，提醒人员检查设备，对快速放电装置进行保护，避免了设备因放电电路故障使得放电电阻寿命缩短、烧毁，甚至烧毁机器，造成不可挽回的损失。
75.实施例五
76.在本实用新型的一个可选实施例中，快速放电模块还包括第八电阻r8和第三电容c3；
77.第八电阻r8的一端与原边输入端连接，第八电阻r8的另一端与原边输出端连接，第三电容c3与第八电阻r8并联。
78.通过第八电阻r8和第三电容c3组成rc电路，并联在电路中起到衰减高频信号的作用，保护光耦u2不受设备电压端vin的正向尖峰电压损坏，提高电路稳定性。
79.实施例六
80.在本实用新型的一个可选实施例中，快速放电模块还包括第四二极管d4，第四二极管d4的阴极与设备电压端vin连接，第四二极管d4的阳极接地。通过在电路中反并联第四二极管d4用于保护光耦u2不受设备电压端vin的反向尖峰电压损坏。
81.实施例七
82.在本实用新型的一个可选实施例中，本技术还提供一种电器设备，电器设备包括如上述的快速放电装置。
83.在实施时，电器设备具有较高的母线电压值，电器设备的功率越大，则母线容值越大，快速放电装置包括快速放电模块和放电功能监测装置，其中，快速放电模块用于母线电容的快速放电，便于设备的检修维护，保证检修人员的人身安全，放电功能监测装置用于监测快速放电模块的温度，放电功能监测装置包括温度检测模块100、信号温度模块2和信号比较模块300，其中，温度检测模块100设置有多个温度检测单元110，温度检测单元110贴在快速放电模块上用于检测快速放电模块的温度，信号稳定模块200的滤波单元210与温度检测单元110连接，用于平滑温度检测单元110输出的电平信号，信号比较模块300将各经滤波单元210后的平滑的电平信号进行比较从而输出电平值最高的电平信号至检测端口temp_res，从而根据检测端口temp_res的电平值确定快速放电模块的温度，实现快速放电模块的温度监测功能，当快速放电模块温度出现异常时，可以及时做出应对措施，避免快速放电模块温度异常损坏设备，提高电路安全性。
84.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。