一种母线放电电路的制作方法

1.本发明涉及变换器放电技术领域，尤其涉及一种母线放电电路。


背景技术：

2.新能源的发电占比逆变器大会持续增加，但新能源发电现场环境一般较差，因此现在组串和分布式多采用ip65 以上的防护等级。
3.逆变器母线电压高达1500v，安规要求设备下电后需要60秒将母线电压下降到36v。逆变器一般会把母线电压分为正负电压，且这些电压会采用大量的电解电容进行支撑。
4.传统方案为在正负母线之间并联放电电阻，通过在正负母线之间并联与母线电容阻值匹配的放电均压电阻，这样可以起到母线均压效果。但该电阻在设备运行时会持续放电，从而产生不必要的热量；而高防护等级多要求设备密封从而造成这些热量很难散失到环境中，造成设备内部过热。
5.针对这一问题，行业内有人提出设备停机后开启开环发波的模式进行放电，即当控制器检测需要停机后，就给igbt(绝缘栅双极型晶体管)模块发送开环指令，通过igbt模块开关来消耗母线能量，但该方案可消耗的能量有限，当母线并联的电容达到一定数量级时，该方案就无法满足放电时间要求。
6.申请号为cn112994426a的专利公开了一种直流母线放电电路，其通过通过逻辑放电电路来控制放电电路开启与关闭。其中放电电路开关是通过控制电压控制的，控制电压的产生是由辅助电源从母线取电产生的，而辅源的工作电压存在回差，即开始工作的电压会高于停机工作电压。此方案设计会存在如下问题，如按照开始工作电压值设计放电电阻，则当母线下电时会过早进行放电从而产生设计能力的浪费；当按照停机工作值设计，放电电阻时会出现启动时放电电阻过功率从而烧毁的情况。因此设计对电路的利用率不高，且在上电阶段由于辅源启机时间过长易发生放电电路烧毁的情况。
7.基于此，需要一种新的解决方案。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种适用于高防护等级的快速母线放电电路。
9.本发明实施例提供一种母线放电电路，包括放电模块、驱动模块和旁路模块，所述驱动模块的第一输入端、所述放电模块的第一输入端和所述旁路模块的输入端连接系统母线bus ，所述驱动模块的输出端连接所述放电模块的第二输入端，所述旁路模块的输出端连接所述驱动模块的第二输入端，在母线电压大于安全电压且小于辅源停机电压时，所述驱动模块驱动所述放电模块开始放电；在母线电压大于辅源停机电压时，所述旁路模块旁路所述驱动模块使所述放电模块停止工作。
10.在本发明提供的母线放电电路中，所述放电模块包括放电电阻r4和开关管 q1，所
述放电电阻r4的第一端连接系统母线bus ，所述放电电阻r4的第二端连接所述开关管q1的第一端，所述开关管q1的第二端连接系统母线bus-，所述开关管q1的第三端连接所述第二稳压二极管d2的阳极。
11.在本发明提供的母线放电电路中，所述旁路模块包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2和比较器u1，所述第一分压电阻r1的第一端连接系统母线bus ，所述第一分压电阻r1的第二端连接所述第二分压电阻r2的第一端和所述比较器u1的第一端，所述比较器u1的第二端连接所述限流电阻r3的第二端，所述第二分压电阻r2的第二端和所述比较器u1的第三端连接系统母线bus-。
12.在本发明提供的母线放电电路中，所述放电电阻r4的阻值r4和功率p.r4 满足如下公式：
[0013][0014]
其中，t
safe
为安规要求的放电时间，c
bus
为母线电容值，v
stop
为辅源停机电压， v
safe
为安全电压，k为电阻功耗降额。
[0015]
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明提供的母线放电电路，当母线电压开始上升到安全电压以上且小于辅源停机电压，驱动模块开始工作并开通放电模块；当母线电压大于辅源停机电压时，旁路模块开始旁路驱动模块，放电模块停止工作；由此，本发明只需按辅源停机电压设计，而无需考虑开启电压，因此，可以最大限度降低设备内部热源，同时满足安规和电位平衡的指标要求；同时电路省去光耦并最大限度减少放电阻电阻规格，因此成本更低。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0017]
图1所示是本发明提供的母线放电电路的原理图。
具体实施方式
[0018]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明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对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0019]
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。
[0020]
本发明总的思路是：针对现有的通过搭建逻辑放电电路来控制母线放电的电路，按辅源开启电压设计，会造成很大的浪费；如按辅源停机电压设计又存在上机时放电电阻烧毁的现象，因而存在过设计以及成本较高的情况，本发明提供一种包含放电模块、驱动模
块和旁路模块的母线放电电路；在母线电压大于安全电压且小于辅源停机电压时，由驱动模块驱动放电模块开始放电；在母线电压大于辅源停机电压时，由旁路模块旁路掉驱动模块，进而使放电模块停止工作。由此，电阻功耗核算只需满足辅源停机电压，不再需要关注辅源开启值或辅源开启延迟造成的误差，进而可以最大限度降低设备内部热源，同时满足安规和电位平衡的指标要求。
[0021]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。。
[0022]
图1所示是本发明提供的母线放电电路的电路图。如图1所示，本发明提供的母线放电电路包括放电模块10、驱动模块20和旁路模块30，驱动模块用于在在母线电压大于安全电压且小于辅源停机电压时，产生一个驱动信号驱动放电模块开始工作；放电模块用于对系统母线进行放电；旁路模块用于在母线电压大于辅源停机电压时，产生一个旁路信号，旁路掉驱动模块，进而使放电模块停止工作。同时，外部软件通过中点电位平衡控制算法开始控制母线电位平衡。
[0023]
具体地，在本发明一实施例中，所述驱动模块包括限流电阻r3、第一稳压二极管d1和第二稳压二极管d2，所述放电模块包括放电电阻r4和开关管q1，所述旁路模块包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2和比较器u1。其中，所述限流电阻r3的第一端连接系统母线bus ，所述限流电阻r3的第二端连接所述第一稳压二极管d1的阴极、所述第二稳压二极管d2的阴极，所述第一稳压二极管d1的阳极连接系统母线bus-；所述放电电阻r4的第一端连接系统母线bus ，所述放电电阻r4的第二端连接所述开关管q1的第一端，所述开关管q1的第二端连接系统母线bus-，所述开关管q1的第三端连接所述第二稳压二极管d2的阳极；所述第一分压电阻r1的第一端连接系统母线bus ，所述第一分压电阻r1的第二端连接所述第二分压电阻r2的第一端和所述比较器 u1的第一端，所述比较器u1的第二端连接所述限流电阻r3的第二端，所述第二分压电阻r2的第二端和所述比较器u1的第三端连接系统母线bus-。在本发明的优选实施例中，所述开关管q1可以是mosfet管，igbt管、igct管等等。
[0024]
在本发明中，放电模块主要由放电电阻r4和开关管q1组成；驱动模块由限流电阻r3、稳压管d1和d2组成。母线电压低于安全电压时，驱动模块不工作；母线电压低于辅源停机电压且大于安全电压时，驱动模块开始工作，母线电压通过限流电阻r3提供稳压二极管d2所需漏电流，同时再通过稳压二极管 d1给开关管q1提供驱动电压，其中稳压二极管d1稳压值大幅小于稳压二极管 d2值；开关管q1开始工作后，放电电阻r4开始给母线放电，其中，放电电阻 r4的阻值r4和功率p.r4满足如下公式：
[0025][0026]
其中，t
safe
为安规要求的放电时间，c
bus
为母线电容值，v
stop
为辅源停机电压， v
safe
为安全电压，k为电阻功耗降额。
[0027]
进一步地，当母线电压上升到大于辅源停机电压时，旁路模块开始工作。旁路模块由分压电阻r1与r2以及比较器u1组成，比较器u1的内部会产生一个v.ref值，当分压电阻r2
的电压值大于v.ref时，比较器u1会输出高阻；当分压电阻r2的电压值小于v.ref时，比较器u1会导通并分流流过限流电阻r3 的电流，同时输出一个电压(例如，2.5v)；稳压二极管d2此时也会被钳位在比较器u1输出的这个电压值，经稳压二级管d1流入开关管q1的驱动电压会低于开关管的阈值电压从而造成开关管q1关闭，进而导致放电电阻r4停止工作。
[0028]
本发明提供的母线放电电路，当母线电压开始上升到安全电压以上且小于辅源停机电压，驱动模块开始工作并开通放电模块；当母线电压大于辅源停机电压时，旁路模块开始旁路驱动模块，放电模块停止工作。同时，为了控制母线点位平衡，可以中点电位平衡控制算法来控制母线电位平衡。由此，本发明只需按辅源停机电压设计，而无需考虑开启电压，因此，可以最大限度降低设备内部热源，同时满足安规和电位平衡的指标要求；同时电路省去了光耦，因此，成本更低。
[0029]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0030]
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0031]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
[0032]
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。