一种针对支撑电容的预充电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对支撑电容的预充电装置及方法。本发明专利技术的装置包括主开关、预充电开关、第一电阻、第二电阻、分别接到外部电源的两个输出端上的第一输入端和第二输入端以及分别接到支撑电容的两端的第一输出端和第二输出端，其中：主开关连接第一输入端与第一输出端；第二输入端与第二输出端相连；第一电阻与第二电阻串联后连接第一输出端以及第二输出端；预充电开关的一端连接到第一输入端，另一端连接到第一电阻与第二电阻之间的连接点上。与现有技术相比，根据本发明专利技术的装置及方法不仅可以保护支撑电容，延长支撑电容的使用寿命；而且能减小支撑电容端电压损失，避免主接触器打开时受到电冲击，保护主接触器，延长主接触器的使用寿命。

Charging device and method for supporting capacitor

The invention discloses a pre charging device and a method for supporting capacitor. The device of the invention comprises a main switch, a precharge switch, a first resistor, a second resistor, are respectively connected to the external power supply to the two outputs of the first input and a second input end and are respectively connected to the capacitor support at both ends of the first output terminal and a second output end, wherein the main switch is connected to the first input terminal and the first output terminal; the second input and second output end is connected; the first resistor and the second resistor in series connected to the first output terminal and the second output terminal; a precharge switch is connected to the first input terminal, the other end is connected between the first resistor and the second resistor connection point. Compared with the prior art, the device and the method of the invention can not only protect the capacitance, prolong the lifetime of the capacitor support; and can reduce the loss of voltage support capacitor, to avoid electric shock protection main contactor is opened, the main contactor, prolong the service life of the main contactor.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气领域，具体说涉及一种针对支撑电容的预充电装置及方法。
技术介绍
在现有技术的电机控制器中通常构造有支撑电容。支撑电容能储存一部分电能，在实际工作时，具有充、放电属性。支撑电容对于稳定电机控制器输入电压有极其重要的作用。支撑电容的使用寿命与充电电流有重要关联。有输入电源时，电源对支撑电容进行充电，充电电流过大，会减少支撑电容的使用寿命。为了增加支撑电容的使用寿命，通常会构造预充电电路以限制充电电流。最常见的是构造预充电电阻来限制充电电流。另外，当电机控制器断掉电源后，储存在支撑电容里的电能需要释放，否则存在安全隐患。因此在预充电电路中通常还构造有对支撑电容进行强制放电的放电电阻。然而在现有技术的电机控制器主电路结构中，由于预充电电路设计不合理，预充电电阻和放电电阻相互间的分压导致支撑电容端电压相比母线电压低。在这种情况下，主接触器闭合时易受到电冲击，从而会导致主接触器的使用寿命将下降甚至损坏。因此，为了保护主接触器，需要一种新的针对支撑电容的预充电装置及方法。
技术实现思路
为了保护主接触器，本专利技术提供了一种针对支撑电容的预充电装置，所述装置包括主开关、预充电开关、第一电阻、第二电阻、分别接到外部电源的两个输出端上的第一输入端和第二输入端以及分别接到所述支撑电容的两端的第一输出端和第二输出端，其中：所述主开关连接所述第一输入端与所述第一输出端；所述第二输入端与所述第二输出端相连；所述第一电阻与所述第二电阻串联后连接所述第一输出端以及所述第二输出端；所述预充电开关的一端连接到所述第一输入端，所述预充电开关的另一端连接到所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接点上。在一实施例中，所述装置被构造成：当所述装置停止工作时所述主开关以及所述预充电开关断开；当所述装置启动时首先闭合所述预充电开关，然后断开所述预充电开关并同时闭合所述主开关。在一实施例中，所述主开关以及所述预充电开关为接触器。在一实施例中，所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值。在一实施例中：所述第一电阻一端连接所述第一输出端，另一端连接所述第二电阻；所述第二电阻一端连接所述第一电阻，另一端连接所述第二输出端。在一实施例中，所述第二电阻的阻值为20～100千欧姆，所述第一电阻的阻值为1～10千欧姆。本专利技术还提出了一种电机控制系统，所述系统包含功率变换模块、支撑电容以及如权力要求1-6中任一项所述的预充电装置，其中：所述功率变换模块的两个输入端分别连接到所述支撑电容的两端；所述支撑电容的两端分别连接到所述预充电装置的所述第一输出端以及所述第二输出端；所述预充电装置的所述第一输入端以及所述第二输入端分别接到外部电源的两个输出上。本专利技术还提出了一种针对支撑电容的预充电方法，构造包含主开关、预充电开关、第一电阻以及第二电阻的预充电电路，使得当所述主开关断开、所述预充电开关闭合时所述支撑电容两端的电压为外部电源的两个输出端之间的电压，其中：所述主开关连接所述支撑电容的一端以及外部电源的一个输出端，所述支撑电容的另一端直接与所述外部电源的另一个输出端相连；所述第一电阻与所述第二电阻串联后连接所述支撑电容的两端；所述预充电开关的一端连接到与所述主开关相连的所述外部电源的一个输出端上，所述预充电开关的另一端连接到所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接点上。在一实施例中：当所述预充电电路停止工作时所述主开关以及所述预充电开关保持断开状态；当所述预充电电路启动时首先闭合所述预充电开关，然后断开所述预充电开关并同时闭合所述主开关。在一实施例中，将所述第二电阻连接到所述支撑电容直接连接所述外部电源的一端；并将所述第二电阻设置为阻值大于所述第一电阻的阻值。与现有技术相比，根据本专利技术的装置及方法不仅可以保护支撑电容，延长支撑电容的使用寿命；而且能减小支撑电容端电压损失，避免主接触器打开时受到电冲击，从而保护了主接触器，延长了主接触器的使用寿命。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是现有技术中电机控制系统的结构简图；图2是根据本专利技术一实施例的电机控制系统的结构简图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。在现有技术的电机控制器中为了稳定输入电压通常构造有支撑电容。如图1所示，100为电机控制器的功率控制模块，其输出连接到电机102。模块100基于绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)构造，其输入端通过主开关K11(主触发器)连接到外部电源。支撑电容C1连接在功率控制模块100的两个输入端之间(外部电源的两个输出端之间)，在设备运行时，支撑电容C1通过自身的充放电来稳定功率控制模块100的输入电压。通常状况下，当系统启动时支撑电容C1会由空载状态充电直到满载，此时支撑电容C1内会产生较大的充电电流。充电电流过大，会减少支撑电容C1的使用寿命。为了增加支撑电容的使用寿命，如图1所示，在电机控制器中构造有预充电电路101以限制充电电流。充电电路101中构造有预充电开关(预充电接触器)K21以及限制充电电流的预充电电阻R21。具体的，预充电开关K21与预充电电阻R21串联后与主开关K11并联接在外部电源的一个输出端上，控制整个系统(支撑电容C1)的通断电。已经基本当系统运行时，首先维持主开关K11断开，接通预充电开关K21为支撑电容C1预充电。在预充电过程中，由于预充电电阻R21限制了电流，使得支撑电容C1的充电电流不会过大，从而保护了支撑电容C1。紧接着断开预充电开关K21并同时接通主开关K11，使得系统进入正常运行状态，由功率控制模块100(IGBT)进行功率变换，驱动电机工作。在系统进入正常运行状态时支撑电容C1已经基本完成充电，因此不再有过大的充电电流。当系统停止运行时，主开关K11断开，由于支撑电容C1中依然存储有电荷。为了消除安全隐患，储存在支撑电容里的电能需要释放。因此如图1所示，预充电电路101中还构造有放电电阻R11。放电电阻R11与支撑电容C1并联，当主开关K11断开时，放电电阻R11与支撑电容C1组成放电回路，放电电阻R11对支撑电容C1强制放电。然而上述现有技术的预充电电路设计带来一个问题。定义UDC1为前端电压(外部电源的输出电压)，UC1为后端电压(支撑电容C1两端电压)。在预充电阶段，由于主开关K11断开，电流经过预充电开关K21与预充电电阻R21为支撑电容C1预充电。在不考虑线路电阻(实际上线路电阻相对于R21和R11非常小)的情况下，主开关K11闭合前，UDC1和UC1的关系如下式所示：由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对支撑电容的预充电装置，其特征在于，所述装置包括主开关、预充电开关、第一电阻、第二电阻、分别接到外部电源的两个输出端上的第一输入端和第二输入端以及分别接到所述支撑电容的两端的第一输出端和第二输出端，其中：所述主开关连接所述第一输入端与所述第一输出端；所述第二输入端与所述第二输出端相连；所述第一电阻与所述第二电阻串联后连接所述第一输出端以及所述第二输出端；所述预充电开关的一端连接到所述第一输入端，所述预充电开关的另一端连接到所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接点上。

【技术特征摘要】
1.一种针对支撑电容的预充电装置，其特征在于，所述装置包括主开关、预充电开关、第一电阻、第二电阻、分别接到外部电源的两个输出端上的第一输入端和第二输入端以及分别接到所述支撑电容的两端的第一输出端和第二输出端，其中：所述主开关连接所述第一输入端与所述第一输出端；所述第二输入端与所述第二输出端相连；所述第一电阻与所述第二电阻串联后连接所述第一输出端以及所述第二输出端；所述预充电开关的一端连接到所述第一输入端，所述预充电开关的另一端连接到所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接点上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被构造成：当所述装置停止工作时所述主开关以及所述预充电开关断开；当所述装置启动时首先闭合所述预充电开关，然后断开所述预充电开关并同时闭合所述主开关。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主开关以及所述预充电开关为接触器。4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第一电阻一端连接所述第一输出端，另一端连接所述第二电阻；所述第二电阻一端连接所述第一电阻，另一端连接所述第二输出端。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二电阻的阻值为20～100千欧姆，所述第一电阻的阻值为1～10千欧姆。7.一种电机控制系统，其特征在于，所述系...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏一帆，张新林，王宇，陈竹，胡振球，陈日，罗家运，石高峰，王钱超，周稳，
申请(专利权)人：湖南南车时代电动汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43