专利名称：消除平层电源直流母线过电压的保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子领域，具体地说是涉及一种用于消除平层电源直流母线过电压 的保护装置。
背景技术：
电动机负载在停电时，会产生反灌能量，特别是运行中的大电机， 一旦停电由于惯性作 用使得电机继续转动，此时电机相当于在发电，这些多余的电对电网和供电设备产生能量反 灌，使电网瞬间过压，对电网和供电设备造成损坏。比如电梯，作为电梯心脏的电梯电源其 可靠性就是系统可靠性的关键点，在电梯运行的过程中，电梯总是不断地重复做启动、停止 的操作，而电梯本身对于电源来说是一个大的感性负载，它的启动对电源是一个很大的负载 和电流冲击，停止时又存在一个很大的反向励磁电流泄放，导致电梯电源部分出现很大的过 电压，甚至使得整个局部电网出现严重的交流浪涌电压，损坏使用中的设备，包括电梯电源、 电梯平层电源等，这种现象在实际的工业、商业用电中屡见不鲜。用于保护电梯在电网停电时平层到位的平层电源，本身的输出是一个桥式电路，参见附 图2，在电梯电机停止运行、出现反灌电流时，通过逆变桥Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6、 Q7会对平 层电源的直流母线电容进行充电，使得直流母线的电压上升。如果对平层电源的直流母线不 采取适当的保护措施，就会经常出现母线过电压的情况，导致母线上的电容C,、 Cb損坏或逆 变桥Q2 Q7损坏的情况，从而使得平层电源无法发挥其安全保护的作用，给电梯运行留下安 全隐患。传统的解决方案之一是增加直流母线上电容的容量，其缺点是所需要的电容容量很大， 在平层电源中应用可能导致成本的急剧增加，大大降低了产品的市场竞争力；传统的解决方 案之二是采用 -个开关电路，将整个平层电源从电梯的供电回路上脱开，其不足点在于检测 电路的时间控制很难在工程设计上平衡好，时间太长时起不到保护平层电源的作用，太短时 又容易出现误动作。发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种消除平层电源直流母线过电 压的保护装置，它使其成本不会对平层电源产品产生明显影响，以50微秒的速度快速有效保 护母线上的电容，在线运行并消耗电机停止时的反灌能量，从而消除平层电源直流母线过电压，避免类似电力电子设备在运行中受到意外直流母线过电压的损害，保证其运行中的可靠 性。为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的在平层电源的直流母线回路正负电压间 并联一个保护装置，改保护装置为功率可控的降压电路，它包括输入滤波电容、功率开关 管、功率二极管、滤波电感、滤波电容、电阻，在滤波电容与功率开关管间还设置一个控制 电路。本实用新型通过控制功率开关管的导通和关断，控制电阻两端消耗的功率，以平衡直流 母线上的电压值，避免直流过电压，该装置还具有以下技术优点1、 采用功率可控的变换装置，吸收功率可以精确调整，适应的范围大；2、 功率开关管的控制为高频化方式，频率为20KHZ，响应速度为50微秒，调整速度快；3、 没有出现过压时，开关管关闭，损耗为零；4、 本装置与具体的直流母线上的其它电路没有直接关联，在其它电力电子设备上的应用 十分方便。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本实用新型消除平层电源直流母线过电压的保护装置的电路原理图； 图2为本实用新型装置与平原电源的系统示意图。
具体实施方式
如图l、图2所示，在平层电源的直流母线回路的正负电压(DC+、 DC-)间并联一个保护 装置，该保护装置为功率可控的BUCK降压电路，它包括输入滤波电容(CJ 、功率开关管(Q1)、 功率二极管(D1)、滤波电感(L1)、滤波电容(C1)、电阻(R1)，在滤波电容与功率开关管之间 还设置一个控制电路，该控制电路是一个检测和判断直流母线电压和产生发出高频驱动脉冲 的电路，并能适当启动保护装置以及调整保护装置的打开和关断时间长度，达到消除反灌电 压。控制电路对DC+、 DC-间的直流母线电压进行检测和判断，当直流母线电压值在正常的 范围内时，控制电路不发出开通功率开关管(Q1)的信号，使得功率开关管(Q1)处于关断的状 态，其后级电路中的滤波电感(L1)、及电阻(R1)等全部处于无损耗的状态；当直流母线电压 值出现异常的过电压时，控制电路在IOO微秒的时间内，以20KHZ的频率，发出高频驱动脉 冲，打开功率开关管(Q1)，母线电压通过电感(L1)对电容(C1)充电，并给负载的电阻(R1)进 行供电，同时电感(L1)的电流上升、存储电能；在每个20KHZ的开关周期内，当功率开关管 (Ql)关断时，电感(L1)上的电流不能够突变，通过二极管(D1)、电感(L1)、电容(C1)形成回路，释放电感中的储能，电感(L1)中的电流下降。功率开关管(Q1)在控制电路的作用下，不 断地开通和关断，使得后级电路消耗直流母线上的电能，直到母线电压符合要求，消除母线过压的出现。电感中的电流在功率开关管(Q1)开通的过程中可以是连续状态、临界连续状态，或者断续状态。电阻(R])是等效负载，其电阻数值和功率是根据直流母线可能出现的最大电压和持续时 间来确认；电容(C1)的作用是与电感(L1)构成滤波回路，保证送到电阻(R1)两端的电压为直 流电压。二极管(D1)和电感(L1)是根据需要吸收的功率而确定的。因此，合理地设计电路参 数，本装置在各种不同的瞬态过压功率下都可以使用，具有广阔的应用前景。电动机负载在停电时，产生的反灌能量会对电网和供电设备造成损坏。像食品罐头企业 的搅拌炉的电机、玻璃厂水泥厂的转炉电机及化工企业等生产用的电机，这些电机很大，一 旦停电由于惯性作用使得电机继续转动，此时电机相当在发电。这些多余的电对电网和供电 设备造成能量反灌，使电网瞬间过压，造成对电网和供电设备损坏。本实用新型并联于平层 电源的直流母线回路的正负电压(DC + 、 DC-)间， 一方面本装置成本不会对平层电源产品产生 明显影响，同时，动作时间以50微秒的速度进行，可以有效保护母线上的电容；另一方面， 由于'本装置的应用可以在线运行，消耗电梯停止时的反灌能量，因此，也可以保护到与电梯 并联运行的其它交流设备，具有明显的经济和社会意义。
权利要求1. 一种消除平层电源直流母线过电压的保护装置，其特征是在平层电源的直流母线回路的正负电压(DC+、DC-)间并联一个保护装置，该保护装置为功率可控的降压电路，它包括输入滤波电容(C0)、功率开关管(Q1)、功率二极管(D1)、滤波电感(L1)、滤波电容(C1)、电阻(R1)，在滤波电容与功率开关管之间还设置一个控制电路。
2、 根据权利1所述的保护装置，其特征是电阻(R1)是等效负载，电容(C1) 与电感(L1)构成滤波回路。
专利摘要本实用新型装置公开了一种用于消除平层电源直流母线过电压的保护装置，它是在平层电源的直流母线回路正负电压间并联一个保护装置，该保护装置为功率可控的降压电路，它包括输入滤波电容、功率开关管、功率二极管、滤波电感、滤波电容、电阻，在滤波电容与功率开关管间还设置一个控制电路。本装置不会对平层电源产品成本产生明显影响，以50微秒的快速有效保护母线上的电容、在线运行并消耗电机停止时的反灌能量，消除平层电源直流母线过电压的隐患，避免类似的电力电子设备在运行中受到意外直流母线过电压的损害，保证其运行中的可靠性。适用于不断地重复做启动、停止操作的电梯及企业的大型电机的供电设备，作为消除其强大过电压的保护装置。
文档编号H02H9/04GK201113418SQ20072000759
公开日2008年9月10日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者胡雄伟, 陈成辉, 陈赐松 申请人:漳州科华技术有限责任公司;厦门科华恒盛股份有限公司