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悬浮控制器放电电路和悬浮控制系统的制作方法

2022-11-14 03:03:15 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于电子电路技术领域,涉及一种悬浮控制器放电电路和悬浮控制系统。


背景技术:

2.悬浮控制器在进行系统设计时,因为输出负载为悬浮电磁铁,属于典型感性负载,所有悬浮控制器在其直流母线侧配置有一级大容量滤波电容,所以为满足安全要求,悬浮控制器在断电后一定时间内需将直流母线侧配置的滤波电容的电压泄放到dc60v或以下。对此,传统的母线电压泄放手段是直接在母线端并接泄放电阻或者通过常闭继电器控制的方式来进行直接泄放。然而,在实现本发明的过程中,发明人发现前述传统的母线电压泄放手段存在着放电性能不高的技术问题。


技术实现要素:

3.针对上述传统方法中存在的问题,本发明提出了一种高放电性能的悬浮控制器放电电路以及一种悬浮控制系统。
4.为了实现上述目的,本发明实施例采用以下技术方案:
5.一方面,提供一种悬浮控制器放电电路,包括输入滤波模组、放电控制模组和放电模组;
6.输入滤波模组的输入端用于连接系统电源输入电路,输入滤波模组的输出端连接放电控制模组的输入端,放电控制模组的输出端连接放电模组的控制端并用于连接悬浮控制器控制电路,放电模组的输入端用于连接系统电源输入电路,放电模组的输出端接地;
7.输入滤波模组用于在悬浮控制器控制电路悬浮上电阶段,从系统电源输入电路为放电控制模组供电,放电模组在悬浮控制器控制电路悬浮上电阶段保持关闭,放电控制模组用于在悬浮控制器控制电路落浮断电阶段控制放电模组进行母线电压泄放。
8.在其中一个实施例中,放电控制模组包括反激电源单元、低通滤波单元和输出电压反馈回路;
9.输入滤波模组的输出端连接反激电源单元的输入端,反激电源单元的输出端连接低通滤波单元的输入端,反激电源单元的反馈输入端连接输出电压反馈回路的输出端;
10.低通滤波单元的输出端分别连接输出电压反馈回路的输入端和放电模组的控制端,低通滤波单元的输出端还用于连接悬浮控制器控制电路;
11.在悬浮控制器控制电路悬浮上电阶段,反激电源单元通过输入滤波模组供电,低通滤波单元向悬浮控制器控制电路输出控制电压;
12.在悬浮控制器控制电路落浮断电阶段,反激电源单元工作并保持向低通滤波单元输出控制电压,低通滤波单元向放电模组输出控制电压,直至反激电源单元输入端电压低于反激电源单元的工作电压。
13.在其中一个实施例中,反激电源单元包括反激电源芯片u1和滤波电容c1,输出电压反馈回路包括回路电阻rf1、回路电阻rf2、回路电容c2和单向导通二极管d2;低通滤波单
元包括滤波电感l1、滤波电容c3和续流二极管d3;
14.反激电源芯片u1的5脚和8脚分别连接输入滤波模组的输出端,反激电源芯片u1的4脚连接滤波电容c1的一端,滤波电容c1的另一端分别连接回路电阻rf2的一端、回路电容c2的一端、滤波电感l1的一端、续流二极管d3的负极、反激电源芯片u1的1脚和2脚,回路电阻rf2的另一端分别连接回路电阻rf1的一端和反激电源芯片u1的3脚,回路电阻rf1的另一端分别连接回路电容c2的另一端和单向导通二极管d2的负极,单向导通二极管d2的正极分别连接滤波电感l1的另一端和滤波电容c3的一端,滤波电容c3的另一端接地,续流二极管d3的正极接地;
15.滤波电容c3的一端还用于通过悬浮控制器控制电路中继电器k1的常闭触点连接放电模组的控制端,或者用于通过继电器k1的常开触点接入悬浮控制器控制电路。
16.在其中一个实施例中,放电控制模组包括反激电源单元、低通滤波单元和输出电压反馈回路;
17.输入滤波模组的输出端连接反激电源单元的输入端,反激电源单元的输出端连接低通滤波单元的输入端,反激电源单元的反馈输入端连接输出电压反馈回路的输出端,反激电源单元的反馈输入端还用于连接悬浮控制器控制电路,低通滤波单元的输出端分别连接输出电压反馈回路的输入端和放电模组的控制端;
18.在悬浮控制器控制电路悬浮上电阶段,反激电源单元通过输入滤波模组供电,反激电源单元在悬浮控制器控制电路提供的控制电压下保持关闭;
19.在悬浮控制器控制电路落浮断电阶段,悬浮控制器控制电路提供的控制电源电压失压,启动工作并通过低通滤波单元向放电模组输出控制电压,直至反激电源单元输入端电压低于反激电源单元的工作电压。
20.在其中一个实施例中,反激电源单元包括反激电源芯片u1和滤波电容c1,输出电压反馈回路包括回路电阻rf1、回路电阻rf2、回路电容c2和单向导通二极管d2;低通滤波单元包括滤波电感l1、滤波电容c3和续流二极管d3;
21.反激电源芯片u1的5脚和8脚分别连接输入滤波模组的输出端,反激电源芯片u1的4脚连接滤波电容c1的一端,滤波电容c1的另一端分别连接回路电阻rf2的一端、回路电容c2的一端、滤波电感l1的一端、续流二极管d3的负极、反激电源芯片u1的1脚和2脚,回路电阻rf2的另一端分别连接回路电阻rf1的一端和反激电源芯片u1的3脚,回路电阻rf1的另一端分别连接回路电容c2的另一端和单向导通二极管d2的负极,单向导通二极管d2的正极分别连接滤波电感l1的另一端、滤波电容c3的一端和放电模组的控制端,滤波电容c3的另一端接地,续流二极管d3的正极接地;
22.回路电容c2的另一端还用于连接悬浮控制器控制电路的控制电源,回路电容c2的一端还用于连接悬浮控制器控制电路的控制电源地。
23.在其中一个实施例中,上述悬浮控制器放电电路还包括限流电阻r3和单向导通二极管d4,限流电阻r3的一端连接回路电容c2的另一端,限流电阻r3的另一端连接单向导通二极管d4的负极,单向导通二极管d4的正极用于连接悬浮控制器控制电路的控制电源。
24.在其中一个实施例中,输入滤波模组包括单向导通二极管d1和极性电容eb1,单向导通二极管d1正极用于连接系统电源输入电路,单向导通二极管d1负极分别连接放电控制模组的输入端和极性电容eb1的正极,极性电容eb1的负极接地。
25.在其中一个实施例中,放电模组包括继电器k2和电阻r2,继电器k2的线圈一端连接放电控制模组的输出端,继电器k2的线圈另一端接地,继电器k2的一对常开触点中,一个触点用于连接系统电源输入电路,另一个触点连接电阻r2的一端,电阻r2的另一端接地。
26.另一方面,还提供一种悬浮控制系统,包括系统电源输入电路、悬浮控制器控制电路和上述的悬浮控制器放电电路,系统电源输入电路用于连接系统输入电源。
27.在其中一个实施例中,系统电源输入电路包括正极连接器vin 、负极连接器vin-、系统主接触器km1、系统辅助接触器km2、限流电阻r1以及系统输入滤波电容e1;
28.正极连接器vin 用于连接系统输入电源的正端,负极连接器vin-用于连接系统输入电源的负端;
29.系统主接触器km1的一对常开触点中,一个触点连接正极连接器vin ,另一个触点分别连接限流电阻r1的一端、系统输入滤波电容e1的正极和悬浮控制器放电电路的输入端,系统主接触器km1的线圈一端连接悬浮控制器控制电路的驱动输出端,系统主接触器km1的线圈另一端接地;
30.系统辅助接触器km2的一对常开触点中,一个触点连接正极连接器vin ,另一个触点分别连接限流电阻r1的另一端和悬浮控制器放电电路中放电模组的输入端,系统辅助接触器km2的线圈一端连接悬浮控制器控制电路的驱动输出端,系统辅助接触器km2的线圈另一端接地;
31.系统输入滤波电容e1的负极接地。
32.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果:
33.上述悬浮控制器放电电路和悬浮控制系统,通过输入滤波模组、放电控制模组和放电模组的电路结构设计,在悬浮控制器控制电路悬浮上电阶段由输入滤波模组从系统电源输入电路给放电控制模组供电,此时,放电模组由于没有控制信号输入而保持关闭状态,不会对系统中悬浮控制器控制电路的直流母线电压进行放电。而当悬浮控制器控制电路进入落浮断电阶段时,系统电源输入电路和悬浮控制器控制电路均处于失电状态,放电控制模组的外部供电虽然也已断开,但放电控制模组可以凭借系统电源输入电路和输入滤波模组中滤波电容的电量转入或保持工作状态,而向放电模组输出放电控制电压,使放电模组切换至工作状态而提供直流母线电压泄放所需的放电回路,从而将直流母线电压泄放掉,放电结束时放电控制模组由于泄放了系统电源输入电路和输入滤波模组中滤波电容电量,使得该电量提供的输入端电压低于放电控制模组14的工作电压需求而恢复非工作状态,同时使得放电模组由于失去放电控制电压而恢复关闭状态。
34.相比于传统的母线电压泄放手段,不再采用直接并接泄放电阻的方式进行放电,而是采用输入滤波模组、放电控制模组和放电模组构成的自动放电电路,由放电控制模组利用系统输入电源跟随悬浮控制器控制电路的工作状态自动控制放电模组进行母线电压泄放,避免直接并接泄放电阻所带来的高损耗、高发热且降低系统可靠性的问题,从而达到显著提高放电性能的目的。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统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
申请的一些实施例,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。
36.图1为一个实施例中悬浮控制器放电电路的第一结构示意图;
37.图2为一个实施例中悬浮控制器放电电路的第二结构示意图;
38.图3为一个实施例中悬浮控制器放电电路的第三结构示意图;
39.图4为一个实施例中悬浮控制器放电电路的第四结构示意图;
40.图5为一个实施例中悬浮控制器放电电路的第五结构示意图;
41.图6为一个实施例中悬浮控制器放电电路的第六结构示意图;
42.图7为一个实施例中悬浮控制系统的结构示意图;
43.图8为另一个实施例中悬浮控制系统的结构示意图。
具体实施方式
44.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。
45.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。
46.需要说明的是,在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
47.本领域技术人员可以理解,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。本技术各部件之间的连接可以是直接电连接,也可以是通过中间件的间接电连接,还可以采用其他传输线实现的连接。
48.对于控制电源自身的启动、控制供电需求或其他类似工况,均可以设计相应的控制电源供电,以满足内部控制电路的上电启动与供电需求。
49.下面将结合本发明实施例图中的附图,对本发明实施方式进行详细说明。
50.请参阅图1,在一个实施例中,本技术实施例提供了一种悬浮控制器放电电路100,包括输入滤波模组12、放电控制模组14和放电模组16。输入滤波模组12的输入端用于连接系统电源输入电路201,输入滤波模组12的输出端连接放电控制模组14的输入端。放电控制模组14的输出端连接放电模组16的控制端并用于连接悬浮控制器控制电路202。放电模组16的输入端用于连接系统电源输入电路201,放电模组16的输出端接地。输入滤波模组12用于在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段,从系统电源输入电路201为放电控制模组14供电,放电模组16在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段保持关闭。放电控制模组14用于在悬浮控制器控制电路202落浮断电阶段控制放电模组16进行母线电压泄放。
51.可以理解,系统电源输入电路201是指接入悬浮控制器输入母线电压(系统输入电源)的既有输入电路部分,与悬浮控制器控制电路202的驱动端口连接,系统电源输入电路201中包括悬浮控制器在其直流母线侧配置的大容量滤波电容(可记为e1)。输入滤波模组
12是将系统电源输入电路201引入的输入电压进行滤波后送入放电控制模组14的滤波电路模组,以保证放电控制模组14的可靠供电需要。放电控制模组14则是用于实现对放电模组16是否放电的控制电路,其利用系统电源输入电路201和输入滤波模组12的供电支持自身工作来完成所需实现的放电控制功能。放电模组16是对接系统电源输入电路201并为系统电源输入电路201中直流母线侧配置的大容量滤波电容e1提供非并接放电回路的电路模组,例如提供串联式放电回路,以避免并接泄放电阻时所带来的:损耗大、显著降低系统效率、发热高导致悬浮控制器整体温度升高降低系统可靠性且需配置大容量散热器,增加系统重量及成本等问题。
52.传统的母线(电容)电压泄放手段中采用常闭继电器控制时,由于悬浮控制器输入母线电压为dc200v-dc1000v区间范围,在目前市场上并不能找到适用的直流常闭型继电器。所以为满足悬浮控制器断电后电压泄放需求且综合其效率、功能及可靠性,本实施例设计了上述悬浮控制器放电电路100:在悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,接收到悬浮命令时,悬浮控制器控制电路202进入上电阶段工作,系统电源输入电路201接入的系统输入电源的电压可经输入滤波模组12进行电压滤波后,输入放电控制模组14以对该模组供电,由于此阶段中放电控制模组14因自身输入端电压不足、未满足工作点要求或输出电压不能送达放电模组16等限制,使得放电模组16在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段保持关闭状态,不接通系统电源输入电路201从而不提供放电回路。
53.当系统接到落浮命令并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,系统电源输入电路201也失电,使得输入滤波模组12断开来自系统输入电源对放电控制模组14的直接供电。由于放电控制模组14在系统电源输入电路201和输入滤波模组12中滤波电容已有电量的供电下会启动工作或者保持工作状态,从而产生有效的控制电压输出到放电模组16,使得放电模组16在悬浮控制器控制电路202落浮断电阶段切换至开启状态,接通系统电源输入电路201从而提供放电回路,泄放母线电压。随着系统电源输入电路201和输入滤波模组12中滤波电容电量的泄放,当其电量不足以支持放电控制模组14的工作电压需求后,放电控制模组14停止工作,放电模组16也随之恢复关闭状态,放电结束。
54.上述悬浮控制器放电电路100,通过输入滤波模组12、放电控制模组14和放电模组16的电路结构设计,在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段由输入滤波模组12从系统电源输入电路201给放电控制模组14供电,此时,放电模组16由于没有控制信号输入而保持关闭状态,不会对系统中悬浮控制器控制电路202的直流母线电压进行放电。而当悬浮控制器控制电路202进入落浮断电阶段时,系统电源输入电路201和悬浮控制器控制电路202均处于失电状态,放电控制模组14的外部直接供电虽然也已断开,但放电控制模组14可以凭借系统电源输入电路201和输入滤波模组12中滤波电容的电量转入或保持工作状态,而向放电模组16输出放电控制电压,使放电模组16切换至工作状态而提供直流母线电压泄放所需的放电回路,从而将直流母线电压泄放掉,放电结束时放电控制模组14由于泄放了系统电源输入电路201和输入滤波模组12中滤波电容电量,使得该电量提供的输入端电压低于放电控制模组14的工作电压需求而恢复非工作状态,同时使得放电模组16由于失去放电控制电压而恢复关闭状态。
55.而传统的母线电压泄放手段中,对于采用并接泄放电阻方案,系统供电电压为dc440v时,当直流母线滤波电容配置为0.01f时,要求放电到dc60v以下时间不大于1分钟,
则泄放电阻选择应不大于3kω,则泄放电阻在正常工作时损耗为64.5w左右。而且由于采用并接泄放电阻方案,泄放电阻在系统工作的全程都是实时工作的,因此其损耗会一直产生。而对于采用常闭继电器控制的方式,在目前市场上也没有dc300-1000v区间范围内适配的常闭型继电器。
56.相比于传统的母线电压泄放手段,本技术上述方案不再采用直接并接泄放电阻的方式进行放电,而是采用输入滤波模组12、放电控制模组14和放电模组16构成的自动放电电路,由放电控制模组14利用系统输入电源跟随悬浮控制器控制电路202的工作状态自动控制放电模组16进行母线电压泄放,放电精准可控,且在系统正常悬浮阶段,放电回路退出工作,避免了直接并接泄放电阻所带来的高损耗、高发热且降低系统可靠性的问题,且也无需适配的常闭型继电器,从而达到显著提高放电性能的目的。
57.在一个实施例中,如图2所示,放电控制模组14包括反激电源单元142、低通滤波单元144和输出电压反馈回路146。输入滤波模组12的输出端连接反激电源单元142的输入端,反激电源单元142的输出端连接低通滤波单元144的输入端,反激电源单元142的反馈输入端连接输出电压反馈回路146的输出端。低通滤波单元144的输出端分别连接输出电压反馈回路146的输入端和放电模组16的控制端,低通滤波单元144的输出端还用于连接悬浮控制器控制电路202。在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段,反激电源单元142通过输入滤波模组12供电,低通滤波单元144向悬浮控制器控制电路202输出控制电压。在悬浮控制器控制电路202落浮断电阶段,反激电源单元142工作并保持向低通滤波单元144输出控制电压,低通滤波单元144向放电模组16输出控制电压,直至反激电源单元142输入端电压低于反激电源单元142的工作电压。
58.可以理解,反激电源单元142是以反激电源为核心的输出控制单元,可在启动工作后于系统落浮断电阶段为放电模组16提供所需的放电控制电压vcc。低通滤波单元144用于对反激电源单元142的输出电压vcc进行滤波输出,可以采用本领域各类型的滤波电感、电容器件构建,只要能提供电路中适用的低通滤波器即可。输出电压反馈回路146用于将输出电压vcc反馈给反激电源单元142,以使反激电源单元142根据输出电压vcc的变化情况决定是否工作。输出电压反馈回路146可以根据反激电源核心的反馈电压输入需求,利用常用的电阻电容器件搭建,只要能够将输出电压vcc反馈到反激电源核心的反馈电压输入即可。
59.具体的,在悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,接收到悬浮命令时,悬浮控制器控制电路202进入上电阶段工作,系统电源输入电路201接入的系统输入电源的电压可经输入滤波模组12进行电压滤波后,输入反激电源单元142以对该单元供电,由于此阶段中反激电源单元142因自身输入端电压不足、未满足工作点要求或输出的控制电压不能送达放电模组16等限制,使得放电模组16在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段保持关闭状态。
60.而此时由于低通滤波单元144输出的控制电压(也即放电控制电压vcc)接给了悬浮控制器控制电路202,因此,悬浮控制器控制电路202还可以检测放电回路的放电控制电压vcc,判断放电回路供电是否正常,以获知悬浮控制器放电电路100的工作状态是否正常。例如,当检测到放电控制电压vcc低于额定输出电压值vcc一定范围值时,悬浮控制器控制电路202产生故障报警信号输出,以上发到列车诊断网系统,系统据此进行放电电路报警,提示列车进站后需进行检修。
61.当系统接到落浮命令并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,系统电源输入电路201也失电。由于反激电源单元142在系统电源输入电路201和输入滤波模组12中滤波电容已充电量供电下会启动工作或者保持工作状态,从而产生有效的放电控制电压vcc输出到放电模组16,使得反激电源单元142在悬浮控制器控制电路202落浮断电阶段切换至开启状态,输出的控制电压经低通滤波单元144滤波后形成有效的放电控制电压vcc并给到放电模组16,使放电模组16接通系统电源输入电路201从而提供放电回路,泄放母线电压。随着系统电源输入电路201和输入滤波模组12中滤波电容已充电量的泄放,电量不足以支持反激电源单元142的工作电压需求后,也即反激电源单元142输入端电压低于反激电源单元142的工作电压,反激电源单元142停止工作,放电模组16也随之恢复关闭状态,放电结束。
62.通过上述放电控制模组14的设计,可以简洁的电路架构高效且可靠地实现自动放电控制,并且可以进一步检测悬浮控制器放电电路100的工作状态是否正常,从而进一步提高电路性能。
63.在一个实施例中,如图3所示,反激电源单元142包括反激电源芯片u1和滤波电容c1。输出电压反馈回路146包括回路电阻rf1、回路电阻rf2、回路电容c2和单向导通二极管d2。低通滤波单元144包括滤波电感l1、滤波电容c3和续流二极管d3。反激电源芯片u1的5脚(即hvin,为高电压输入引脚)和8脚(即drain,为芯片内置mos管漏极引脚)分别连接输入滤波模组12的输出端,反激电源芯片u1的4脚(即vdd电源引脚)连接滤波电容c1的一端。滤波电容c1的另一端分别连接回路电阻rf2的一端、回路电容c2的一端、滤波电感l1的一端、续流二极管d3的负极、反激电源芯片u1的1脚和2脚(即gnd地引脚)。反激电源芯片u1的6脚nc为无功能引脚,保持悬空。
64.回路电阻rf2的另一端分别连接回路电阻rf1的一端和反激电源芯片u1的3脚(即fb,为反馈引脚)。回路电阻rf1的另一端分别连接回路电容c2的另一端和单向导通二极管d2的负极,单向导通二极管d2的正极分别连接滤波电感l1的另一端和滤波电容c3的一端,滤波电容c3的另一端接地,续流二极管d3的正极接地。滤波电容c3的一端还用于通过悬浮控制器控制电路202中继电器k1的常闭触点连接放电模组16的控制端,或者用于通过继电器k1的常开触点接入悬浮控制器控制电路202。
65.具体的,在本实施例中设计了上述具体电路结构的放电控制模组14,反激电源芯片u1集成了开关器件的现有反激电源芯片。回路电阻rf1、回路电阻rf2、回路电容c2和单向导通二极管d2构成输出电压反馈回路146的主体,输出电压反馈回路146从放电控制电压vcc取出反馈电压信号送入反激电源芯片u1的反馈输入端(3脚)。滤波电容c1为反激电源芯片u1的工作电源滤波电容。滤波电感l1和滤波电容c3构成低通滤波器,对反激电源芯片u1的输出进行滤波,续流二极管d3为滤波电感l1进行续流。
66.悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,接收到悬浮命令时,控制电路会首先接通系统电源输入电路201,以接入系统输入电源。然后通过系统电源输入电路201给其内部的滤波电容e1充电,当检测到滤波电容e1电压充至输入电压值时,悬浮控制器正常工作输出悬浮电流。
67.在滤波电容e1充电过程中,当滤波电容e1两端电压达到一定值(如达到反激电源芯片u1的工作电压)时,反激电源芯片u1启动并输出放电控制电压vcc,放电控制电压vcc通
过悬浮控制器控制电路202中继电器k1的常开触点(即k1:3和k1:4)接入悬浮控制器控制电路202。因此时k1继电器常开触点闭合,悬浮控制器控制电路202可通过检测vcc电压值判断放电电路工作状态,当检测的vcc低于额定输出电压值vcc一定范围值时,系统进行放电电路故障报警。
68.当系统接到落浮命令正常落浮并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,因失电系统电源输入电路201和继电器k1也均处于断开状态,滤波电容e1外部无放电回路,滤波电容e1两端的端电压不会发生变化,反激电源芯片u1采用滤波电容e1经输入滤波模组12供电会继续工作并保持放电控制电压vcc稳定输出,因继电器k1失电断开,其常闭触点(即k1:3和k1:5)保持闭合,即放电控制电压vcc通过继电器k1的常闭触点输出至放电模组16的控制端,控制放电模组16正常工作而提供放电回路,直到滤波电容e1端电压值低于反激电源芯片u1的输入供电电压范围(也即工作电压)后停止工作,放电控制电压vcc失压,放电模组16断开而结束工作,放电结束。
69.通过上述具体的电路设计,以简约的电路高效且可靠地实现系统高性能的放电效果。
70.在一个实施例中,如图4所示,放电控制模组14包括反激电源单元142、低通滤波单元144和输出电压反馈回路146。输入滤波模组12的输出端连接反激电源单元142的输入端,反激电源单元142的输出端连接低通滤波单元144的输入端,反激电源单元142的反馈输入端连接输出电压反馈回路146的输出端,反激电源单元142的反馈输入端还用于连接悬浮控制器控制电路202,低通滤波单元144的输出端分别连接输出电压反馈回路146的输入端和放电模组16的控制端。在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段,反激电源单元142通过输入滤波模组12供电,反激电源单元142在悬浮控制器控制电路202提供的控制电压下保持关闭。在悬浮控制器控制电路202落浮断电阶段,悬浮控制器控制电路202提供的控制电源电压失压,反激电源单元142启动工作并通过低通滤波单元144向放电模组16输出控制电压,直至反激电源单元142的输入端电压低于反激电源单元142的工作电压。
71.可以理解,在本实施例中,提供了另一种工作机制的放电控制模组14电路结构。具体的,在悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,悬浮控制器控制电路202的控制电源(avcc\agnd)正常工作,悬浮控制器控制电路202提供的控制电源电压avcc通过输出电压反馈回路146送至反激电源单元142的反馈输入端,通过设置控制电源电压avcc高于反激电源单元142的反馈电压值一定范围,则可使得反激电源单元142因此时反馈输入端输入的控制电源电压avcc高于其反馈电压值,而不会启动工作。
72.接收到悬浮命令时,悬浮控制器控制电路202进入上电阶段工作,悬浮控制器正常工作输出悬浮电流,系统电源输入电路201接入的系统输入电源的电压可经输入滤波模组12进行电压滤波后,输入反激电源单元142以对该单元供电,由于此阶段中反激电源单元142因此时反馈输入端输入的控制电源电压avcc高于其反馈电压值,而不会启动工作,使得放电模组16在悬浮控制器控制电路202悬浮上电阶段保持关闭状态。
73.当系统接到落浮命令并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,系统电源输入电路201也失电,系统电源输入电路201内部的滤波电容e1外部无放电回路,因此滤波电容e1的端电压不会发生变化,但是此时控制电源电压avcc失压,逐渐下降,当反激电源单元142的反馈输入端检测到输入的控制电源电压avcc低于反馈电压值时会启动工
作,并保持放电控制电压vcc稳定输出,该放电控制电压vcc经过低通滤波单元144后送达放电模组16的控制端,使放电模组16接通系统电源输入电路201从而为滤波电容e1提供放电回路,泄放母线电压。随着滤波电容e1电量的泄放,其电量不足以支持反激电源单元142的工作电压需求后,也即反激电源单元142输入端电压低于反激电源单元142的工作电压,反激电源单元142停止工作,放电模组16也随之恢复关闭状态,放电结束。
74.通过上述放电控制模组14的设计,可以简洁的电路架构高效且可靠地实现自动放电控制,由于放电控制模组14在系统正常悬浮阶段处于关闭状态,因此还可以进一步降低电路空载损耗。
75.在一个实施例中,如图5所示,反激电源单元142包括反激电源芯片u1和滤波电容c1。输出电压反馈回路146包括回路电阻rf1、回路电阻rf2、回路电容c2和单向导通二极管d2。低通滤波单元144包括滤波电感l1、滤波电容c3和续流二极管d3。反激电源芯片u1的5脚和8脚分别连接输入滤波模组12的输出端,反激电源芯片u1的4脚连接滤波电容c1的一端。滤波电容c1的另一端分别连接回路电阻rf2的一端、回路电容c2的一端、滤波电感l1的一端、续流二极管d3的负极、反激电源芯片u1的1脚和2脚。回路电阻rf2的另一端分别连接回路电阻rf1的一端和反激电源芯片u1的3脚,回路电阻rf1的另一端分别连接回路电容c2的另一端和单向导通二极管d2的负极,单向导通二极管d2的正极分别连接滤波电感l1的另一端、滤波电容c3的一端和放电模组16的控制端,滤波电容c3的另一端接地,续流二极管d3的正极接地。回路电容c2的另一端还用于连接悬浮控制器控制电路202的控制电源avcc,回路电容c2的一端还用于连接悬浮控制器控制电路202的控制电源地agnd。
76.具体的,在本实施例中设计了上述另一种工作机制的放电控制模组14,反激电源芯片u1集成了开关器件的现有反激电源芯片。回路电阻rf1、回路电阻rf2、回路电容c2和单向导通二极管d2构成输出电压反馈回路146的主体,输出电压反馈回路146从放电控制电压vcc取出反馈电压信号送入反激电源芯片u1的反馈输入端(3脚)。在反激电源芯片u1不启动工作期间,悬浮控制器控制电路202提供的控制电压avcc通过回路电阻rf1送至反激电源芯片u1的反馈输入端。滤波电容c1为反激电源芯片u1的工作电源滤波电容。滤波电感l1和滤波电容c3构成低通滤波器,对反激电源芯片u1的输出进行滤波,续流二极管d3为滤波电感l1进行续流。
77.悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,悬浮控制器控制电路202的控制电源(avcc\agnd)正常工作。控制电源电压avcc将输出至反激电源芯片u1的反馈管脚3,设置控制电源电压avcc高于反激电源芯片u1的反馈电压值一定范围,因此时控制电源电压avcc高于反激电源芯片u1的反馈电压值,反激电源芯片u1不会启动正常工作。接收到悬浮命令时,悬浮控制器控制电路202会首先闭合系统电源输入电路201给滤波电容e1充电,当检测到滤波电容e1的电压充至输入电压值(vin)时,悬浮控制器正常工作输出悬浮电流。在滤波电容e1充电过程中,当滤波电容e1的端电压达到反激电源芯片u1的启动电压时,因此时控制电源电压avcc高于反激电源芯片u1的反馈电压值,所以此时反激电源芯片u1不会启动工作。
78.当系统接到落浮命令并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,因失电系统电源输入电路201也处于断电状态,滤波电容e1外部无放电回路,滤波电容e1的端电压不会发生变化,但是此时控制电源电压avcc失压,逐渐下降,当反激电源芯片u1的反
馈输入端检测到控制电源电压avcc低于其反馈电压值时会启动正常工作,并保持放电控制电压vcc稳定输出,放电模组16的控制端得电而正常工作,为滤波电容e1提供放电回路,从而泄放母线电压;直到滤波电容e1的端电压值低于反激电源芯片u1的输入供电电压范围后停止工作,放电控制电压vcc失压,放电模组16失电关闭,放电结束。
79.通过上述具体的电路设计,以简约的电路高效且可靠地实现系统高性能的放电效果,无空载损耗。
80.在一个实施例中,如图5所示,上述悬浮控制器放电电路100还包括限流电阻r3和单向导通二极管d4。限流电阻r3的一端连接回路电容c2的另一端,限流电阻r3的另一端连接单向导通二极管d4的负极,单向导通二极管d4的正极用于连接悬浮控制器控制电路202的控制电源。
81.进一步的,在本实施例中控制电压avcc将通过限流电阻r3和单向导通二极管d4输出至反激电源芯片u1的反馈管脚3,从而确保控制电压avcc的平稳与单向传输,提高电路的工作稳定性和安全性。
82.在一个实施例中,如图6所示,输入滤波模组12包括单向导通二极管d1和极性电容eb1,单向导通二极管d1正极用于连接系统电源输入电路201,单向导通二极管d1负极分别连接放电控制模组14的输入端和极性电容eb1的正极,极性电容eb1的负极接地。
83.进一步的,在本实施例中,采用一个单向导通二极管d1和一个极性电容eb1构成所需的输入滤波模组12,从而以最简约的电路结构,实现可靠的输入电压滤波,降低电路复杂度和生产成本。需要说明的是,本实施例中以图3所示电路为例进行说明,对于图5所示电路中关于放电模组16部分同理理解。
84.在一个实施例中,如图6所示,放电模组16包括继电器k2和电阻r2,继电器k2的线圈一端连接放电控制模组14的输出端,继电器k2的线圈另一端接地,继电器k2的一对常开触点中,一个触点用于连接系统电源输入电路201,另一个触点连接电阻r2的一端,电阻r2的另一端接地。
85.需要说明的是,本实施例中以图3所示电路为例进行说明,对于图5所示电路中关于放电模组16部分同理理解。进一步的,在本实施例中,采用一个继电器k2和一个电阻r2构成所需的放电模组16,由于继电器k2为直流常开型继电器,因此并不受严格的选品限制,其电阻r2构成受控的非直接并接泄放电阻的放电回路,损耗低且发热量很小,以最简约的电路结构,实现可靠、高效且低损耗的自动放电效果,也降低了电路复杂度和生产成本。
86.在一个实施例中,还提供了一种悬浮控制系统,包括系统电源输入电路、悬浮控制器控制电路和上述的悬浮控制器放电电路100,系统电源输入电路用于连接系统输入电源。
87.可以理解,关于本实施例中悬浮控制器放电电路100的说明限定,可以参照上述悬浮控制器放电电路100各实施例中的相应说明限定同理理解,此处不再赘述。本领域技术人员能够理解,此处所指的悬浮控制系统除包括上述的悬浮控制器放电电路100,以及既有的系统电源输入电路和悬浮控制器控制电路之外,还可以包括其他的结构组件,具体可以参照本领域中各型悬浮控制系统的结构组成同理理解,本说明书中不再一一展开详述。
88.上述悬浮控制系统,通过应用上述悬浮控制器放电电路100,实现了高性能的系统自动放电效果。
89.在一个实施例中,如图7所示和图8所示,系统电源输入电路包括正极连接器vin 、
负极连接器vin-、系统主接触器km1、系统辅助接触器km2、限流电阻r1以及系统输入滤波电容e1。正极连接器vin 用于连接系统输入电源的正端,负极连接器vin-用于连接系统输入电源的负端。系统主接触器km1的一对常开触点中,一个触点连接正极连接器vin ,另一个触点分别连接限流电阻r1的一端、系统输入滤波电容e1的正极和悬浮控制器放电电路的输入端,系统主接触器km1的线圈一端连接悬浮控制器控制电路202的驱动输出端,系统主接触器km1的线圈另一端接地。系统辅助接触器km2的一对常开触点中,一个触点连接正极连接器vin ,另一个触点分别连接限流电阻r1的另一端和悬浮控制器放电电路100中放电模组的输入端,系统辅助接触器km2的线圈一端连接悬浮控制器控制电路202的驱动输出端,系统辅助接触器km2的线圈另一端接地。系统输入滤波电容e1的负极接地。
90.具体的,对于图7所示的悬浮控制系统200:悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,接收到悬浮命令时,悬浮控制器控制电路202会首先闭合继电器k1,断开继电器k1的常闭回路(断开常闭触点k1:3和k1:5)。然后闭合系统辅助接触器km2,通过系统辅助接触器km2和限流电阻r1构成的限流回路给滤波电容e1充电,当检测到滤波电容e1电压充至输入电压(vin)值时闭合系统主接触器km1,悬浮控制器正常工作输出悬浮电流。在滤波电容e1充电过程中,当滤波电容e1的端电压达到一定值时反激电源芯片u1启动并输出放电控制电压vcc。放电控制电压vcc通过继电器k1的常开触点k1:3和k1:4接入悬浮控制器控制电路202,因此时继电器k1闭合,悬浮控制器控制电路202可通过检测其vcc电压值判断放电电路工作状态,当低于额定输出电压值vcc一定范围值时,系统进行放电电路故障报警。
91.当系统接到落浮命令正常落浮并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,因失电系统主接触器km1、系统辅助接触器km2和继电器k1也均处于断开状态,滤波电容e1的端电压外部无放电回路,滤波电容e1的端电压不会发生变化,反激电源芯片u1采用滤波电容e1及滤波电容eb1供电会继续工作,并保持vcc稳定输出,因继电器k1失电断开,其常闭触点k1:3和k1:5保持闭合,即vcc通过继电器k1的常闭触点k1:3和k1:5输出至继电器k2的线圈,控制继电器k2正常工作,其常开触点k2:1和k2:2闭合,此时限流电阻r1、电阻r2和继电器k2构成放电回路,直到滤波电容e1的端电压值低于反激电源芯片u1的输入供电电压范围后停止工作,放电控制电压vcc失压,继电器k2断开,放电结束。
92.对于图8所示的悬浮控制系统200:悬浮控制器上电时,悬浮控制器控制电路202启动,悬浮控制器控制电路202的控制电源(avcc\agnd)正常工作,控制电源电压avcc将通过电阻r3、单向导通二极管d4输出至反激电源芯片u1的反馈管脚3,设置控制电源电压avcc高于反激电源芯片u1的反馈电压值一定范围,因此时控制电源电压avcc高于反馈电压值,反激电源芯片u1不会启动正常工作。接收到悬浮命令时,控制电路会首先闭合系统辅助接触器km2,通过系统辅助接触器km2和电阻r1构成的限流回路给滤波电容e1充电,当检测到滤波电容e1的电压充至输入电压值时闭合系统主接触器km1,悬浮控制器正常工作输出悬浮电流。在滤波电容e1充电过程中,当充电电压达到反激电源芯片u1启动电压时,因此时控制电源电压avcc高于反激电源芯片u1的反馈电压值,所以此时反激电源芯片u1不会启动工作。
93.当系统接到落浮命令并断电后,此时悬浮控制器及其控制电路均处于失电状态,因失电系统主接触器km1、系统辅助接触器km2也均处于断开状态,滤波电容e1的端电压外部无放电回路,滤波电容e1的端电压不会发生变化,但是此时控制电源电压avcc失压,逐渐
下降,当反激电源芯片u1反馈端检测到控制电源电压avcc低于其输出电压(也即低于反馈电压值)时会启动正常工作,并保持放电控制电压vcc稳定输出,继电器k2的线圈得电控制继电器k2正常工作,其常开触点k2:1和k2:2闭合,此时电阻r1、电阻r2和继电器k2构成放电回路,直到滤波电容e1的端电压值低于反激电源芯片u1的输入供电电压范围后停止工作,电压vcc失压,继电器k2断开,放电结束。
94.通过上述悬浮控制系统200的电路设计,提供了灵活的高性能自动放电方案选择,适用性较强。
95.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。
96.以上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发明专利范围的限制。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,还可做出若干变形和改进,都属于本技术保护范围。因此本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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