一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路及控制方法。電路包括整流模塊、逆變模塊、控制模塊、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻和發(fā)光二極管；整流模塊的輸出端通過直流母線與逆變模塊的輸入端連接，控制模塊與逆變模塊的控制端連接；第一電容和第二電容相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；第一電阻、第二電阻、發(fā)光二極管和第三電阻相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；第一電容和第二電容的連接端與第一電阻和第二電阻的連接端之間電性連接；發(fā)光二極管和第三電阻的連接端與控制模塊之間電性連接。本發(fā)明減小了使用功率電阻的數(shù)量，降低了系統(tǒng)功耗和電路成本，減少了PCB電路板面積及降低布線難度，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】—種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路，更具體地說，特別涉及一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路及控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]通常在交直交變換系統(tǒng)中都存在直流儲能濾波模塊，如變頻器、UPS等，圖1所示即為典型的一個(gè)交直交三相電源變換系統(tǒng)內(nèi)部電氣原理圖，三相交流電經(jīng)整流模塊Ul整流后輸出直流電，該直流電由電容Cl和電容C2構(gòu)成的儲能濾波電路穩(wěn)壓后作為逆變模塊的輸入，逆變模塊對該直流電進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率和幅值可變的三相交流電。
[0003]由于整流后的母線電壓較高，母線電容通常需要用多個(gè)功率和型號相同的電容串聯(lián)使用。但是電容的漏電流差異會(huì)導(dǎo)致各電容承受的電壓不一致，如果各個(gè)母線電容承受的電壓嚴(yán)重不均衡，就會(huì)大大縮短電容壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電容燒毀。因此，母線電容均壓是很有必要的。在每個(gè)串聯(lián)的電容上并聯(lián)相同阻值的功率電阻為最常用的一種均壓方式，如圖1中的電阻Rl和電阻R2所示。
[0004]電源上下電指示電路用于提示用戶直流母線電容的帶電情況，提高用戶操作的安全性。電源指示電路一般由限流電阻串聯(lián)發(fā)光二極管構(gòu)成(為滿足耐壓和功率要求，限流電阻通常會(huì)由幾個(gè)功率電阻組成)，如圖1中的電阻R3、電阻R4和LEDl所示。上電后直流電壓加在電阻R3、電阻R4和LEDl上，將有電流流過LEDl使LEDl發(fā)光。
[0005]直流母線電壓的采集技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電源變換算法的必要條件之一，最簡單的采集方式是直接在直流母線上并聯(lián)分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，并將分壓得到的小信號送至控制模塊，如圖1中的電阻R5、電阻R6、電阻R7所示。
[0006]均壓電路中的電阻Rl和電阻R2，電源指示電路中的電阻R3、電阻R4和電壓采集電路中的電阻R5、電阻R6均為體積較大和成本較高的功率電阻。因此圖1所示的電路存在著以下缺點(diǎn):首先大量使用功率電阻增加了電路成本；其次功率電阻要耗費(fèi)較大功率，使電路效率降低；最后功率電阻體積較大，而且與功率電阻與高電壓相連，在PCB板上必須留較大的安規(guī)距離，占用了大量的PCB電路板空間，增加了 PCB布線難度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路，使其具有降低系統(tǒng)功耗和電路成本，減少了占用PCB電路板的面積，降低了技術(shù)人員的布線難度，提高了系統(tǒng)可靠性的功能。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路，包括整流模塊、逆變模塊、控制模塊、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻和發(fā)光二極管；
[0010]所述整流模塊的輸出端通過直流母線與逆變模塊的輸入端連接，所述控制模塊與逆變模塊的控制端連接；所述第一電容和第二電容相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；所述第一電阻、第二電阻、發(fā)光二極管和第三電阻相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；所述第一電容和第二電容的連接端與第一電阻和第二電阻的連接端之間電性連接；所述發(fā)光二極管和第三電阻的連接端與控制模塊之間電性連接。
[0011]優(yōu)選地，所述第一電阻、第二電阻和第三電阻之間的電阻值滿足公式:R_—Wfi= R
第二電阻+R第三電阻，i R第一電阻+R第二電阻>> R第三電阻。
[0012]優(yōu)選地，所述第一電阻和第二電阻為功率電阻，所述第三電阻為小信號電阻。
[0013]本發(fā)明還提供一種上述的電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路的控制方法，包括:
[0014]電源指示控制:上電時(shí)，輸入交流電經(jīng)整流模塊和第一電容、第二電容，得到穩(wěn)定的直流母線電壓，直流母線電壓施加在第一電阻、第二電阻、第三電阻和發(fā)光二極管組成的串聯(lián)支路中，產(chǎn)生的電流流經(jīng)發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管發(fā)光；下電時(shí)，直流母線電壓下降，當(dāng)下降到一定范圍，支路流過的電流不足以維持發(fā)光二極管工作時(shí)，發(fā)光二極管熄滅；
[0015]電壓檢測控制:控制模塊根據(jù)采集到的母線電壓信號進(jìn)行系統(tǒng)的保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)逆變算法，根據(jù)母線電壓實(shí)時(shí)調(diào)整輸出到逆變模塊的PWM信號，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)制；
[0016]電解電容均壓控制:當(dāng)?shù)谝浑娙莸碾妷捍笥诘诙娙莸碾妷簳r(shí)，由于均壓電阻的阻值相等，則第一電容的靜態(tài)放電電流將大于第二電容，使得第一電容的電壓上升速率和第二電容的電壓下降速率變緩，最終穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍；當(dāng)?shù)诙娙莸碾妷捍笥诘谝浑娙莸碾妷簳r(shí)，由于均壓電阻的阻值相等，則第二電容的靜態(tài)放電電流將大于第一電容，使得第二電容的電壓上升速率和第一電容的電壓下降速率變緩，最終穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍。
[0017]優(yōu)選地，在電壓檢測控制過程中，還包括通過控制1?一電阻+?二電阻與1?三電阻的之比來調(diào)整電壓檢測信號與母線電壓的比值。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明使用一組功率電阻同時(shí)實(shí)現(xiàn)了母線電容均壓、電源上下電指示和母線電壓檢測的三種功能，也就是將用于母線電容均壓、電源指示及母線檢測的功率電阻集成到同一路電路中，減小了使用功率電阻的數(shù)量，降低了系統(tǒng)功耗和電路成本，減少了 PCB電路板面積及降低布線難度，提高了系統(tǒng)的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為現(xiàn)有的交直交變換系統(tǒng)內(nèi)部電氣原理圖；
[0021]圖2為本發(fā)明中電源指示、電壓檢測及母線電容均壓電路的電氣原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]參閱圖2所示，本發(fā)明提供一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路，包括整流模塊Ul、逆變模塊U2、控制模塊U3、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3和發(fā)光二極管LEDl。
[0024]所述整流模塊Ul的輸出端通過直流母線與逆變模塊U2的輸入端連接，所述控制模塊U3與逆變模塊U2的控制端連接；所述第一電容Cl和第二電容C2相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；所述第一電阻R1、第二電阻R2、發(fā)光二極管LEDl和第三電阻R3相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；所述第一電容Cl和第二電容C2的連接端與第一電阻Rl和第二電阻R2的連接端之間電性連接；所述發(fā)光二極管LEDl和第三電阻R3的連接端與控制模塊U3之間電性連接。
[0025]下面對本發(fā)明的原理作進(jìn)一步介紹:
[0026]本發(fā)明的電源指示控制過程為:上電時(shí)，輸入交流電經(jīng)整流模塊Ul和第一電容Cl、第二電容C2(均為濾波電容)，得到穩(wěn)定的直流母線電壓，直流母線電壓施加在第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和發(fā)光二極管LEDl組成的串聯(lián)支路中，產(chǎn)生的電流流經(jīng)發(fā)光二極管LED1，使發(fā)光二極管LEDl發(fā)光。下電時(shí)，母線電壓下降，當(dāng)下降到一定范圍，支路流過的電流不足以維持發(fā)光二極管LEDl工作時(shí)，發(fā)光二極管LEDl熄滅。
[0027]本發(fā)明電路的母線電容均壓的控制過程為:通過第一電阻R1、第二電阻R2(均為功率電阻)及第三電阻R3(小信號電阻)實(shí)現(xiàn)(發(fā)光二極管LEDl的正向壓差非常小，對母線均壓的影響可以忽略)。其中阻值關(guān)系滿足，R^_=(即Rl = R2+R3)。第一電容Cl、第二電容C2的不均壓是由于它們的漏電流差異引起的，漏電流差異越大，則第一電容Cl、第二電容C2的電壓差越大。假設(shè)第一電容Cl的電壓大于第二電容C2的電壓，由于均壓電阻阻值相等，則第一電容Cl的靜態(tài)放電電流將大于第二電容C2，使得第一電容Cl的電壓上升速率和第二電容C2的電壓下降速率變緩，最終穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍。假設(shè)第二電容C2的電壓大于第一電容Cl的電壓時(shí)，由于均壓電阻的阻值相等，則第二電容C2的靜態(tài)放電電流將大于第一電容Cl，使得第二電容C2的電壓上升速率和第一電容Cl的電壓下降速率變緩，最終穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍。通過選擇適當(dāng)?shù)淖柚担墒闺娐返玫捷^好的均壓效果。
[0028]本發(fā)明電路的母線電壓檢測的控制過程為:通過第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3實(shí)現(xiàn)(發(fā)光二極管LEDl的正向壓差非常小，對母線電壓檢測的影響可以忽略)。Vsense即為送入控制模塊U3的電壓檢測信號，通常R1+R2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R3( S卩R第一帷+R第二電阻>> 1?第三電阻，或R1+R2 >> R3), Vsense為小于5V的電壓信號。通過調(diào)整R1+R2的阻值與R3的阻值之比，就可調(diào)整Vsense與母線電壓的比值?？刂颇KU3根據(jù)采集到的母線電壓信號進(jìn)行系統(tǒng)的保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)逆變算法，根據(jù)母線電壓實(shí)時(shí)調(diào)整輸出到逆變模塊U2的PWM信號，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)制。
[0029]在本發(fā)明中，功率電阻Rl、R2可以根據(jù)實(shí)際電路的需要采用若千功率電阻的串聯(lián)或并聯(lián)的形式。
[0030]以上對本發(fā)明所提供的一種電源指示、電壓檢測及電容均壓電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路，其特征在于:包括整流模塊、逆變模塊、控制模塊、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻和發(fā)光二極管； 所述整流模塊的輸出端通過直流母線與逆變模塊的輸入端連接，所述控制模塊與逆變模塊的控制端連接；所述第一電容和第二電容相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；所述第一電阻、第二電阻、發(fā)光二極管和第三電阻相互串聯(lián)后連接于直流母線之間；所述第一電容和第二電容的連接端與第一電阻和第二電阻的連接端之間電性連接；所述發(fā)光二極管和第三電阻的連接端與控制模塊之間電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路，其特征在于:所述第一電阻、第二電阻和第三電阻之間的電阻值滿足公式電阻+R第二電阻〉〉R第三電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路，其特征在于:所述第一電阻和第二電阻為功率電阻，所述第三電阻為小信號電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的電源指示、電壓檢測及電解電容均壓電路的控制方法，其特征在于:包括， 電源指示控制:上電時(shí)，輸入交流電經(jīng)整流模塊和第一電容、第二電容，得到穩(wěn)定的直流母線電壓，直流母線電壓施加在第一電阻、第二電阻、第三電阻和發(fā)光二極管組成的串聯(lián)支路中，產(chǎn)生的電流流經(jīng)發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管發(fā)光；下電時(shí)，直流母線電壓下降，當(dāng)下降到一定范圍，支路流過的電流不足以維持發(fā)光二極管工作時(shí)，發(fā)光二極管熄滅； 電壓檢測控制:控制模塊根據(jù)采集到的母線電壓信號進(jìn)行系統(tǒng)的保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)逆變算法，根據(jù)母線電壓實(shí)時(shí)調(diào)整輸出到逆變模塊的PWM信號，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)制； 電解電容均壓控制:當(dāng)?shù)谝浑娙莸碾妷捍笥诘诙娙莸碾妷簳r(shí)，由于均壓電阻的阻值相等，則第一電容的靜態(tài)放電電流將大于第二電容，使得第一電容的電壓上升速率和第二電容的電壓下降速率變緩，最終穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍；當(dāng)?shù)诙娙莸碾妷捍笥诘谝浑娙莸碾妷簳r(shí)，由于均壓電阻的阻值相等，則第二電容的靜態(tài)放電電流將大于第一電容，使得第二電容的電壓上升速率和第一電容的電壓下降速率變緩，最終穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于:在電壓檢測控制過程中，還包括通過控制1?第一電阻+? 二電阻與1?第三電阻的之比來調(diào)整電壓檢測信號與母線電壓的比值。
【文檔編號】H02M1/32GK104467451SQ201410706018
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】李景志, 盧雪明 申請人:廣州三晶電氣有限公司