电容充电电路的控制方法与控制装置和电容充电电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电容充电电路的控制方法与控制装置和电容充电电路。该电容充电电路包括：第一电压检测装置，与电容连接，用于测量电容的电压；第一支路，连接在供电电源和电容之间；第二支路，与第一支路并联；控制器，与第一电压检测装置、第一支路、第二支路分别连接，用于控制第一支路接通并且第二支路断开，通过第一支路向电容充电，实时获取第一电压检测装置测量到的电容电压；判断电容电压是否达到第一预设阈值；当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路接通。从而通过检测电容的实际电压得到电容的充电的实际情况，从而根据电容充电的实际工况控制电容充电电路，避免了电容过充或欠充的问题，提高了电容以及供电电源的可靠性。
【专利说明】电容充电电路的控制方法与控制装置和电容充电电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制领域，具体而言，涉及一种电容充电电路的控制方法与控制装置和电容充电电路。
【背景技术】
[0002]高压电解电容是供电电路中常用器件，用于稳压及滤波作用，在电路中，高压电容一般连接在供电电路的输出端，与负载并联，上电时首先由充电回路对电容器进行充电，以避免上电瞬间的大冲击电流对供电电路中的其它元件和供电负载造成不良影响。
[0003]现有技术中对电容充电电路的控制方法，一般是预先根据电容和充电回路的参数，计算电容充电需要的时间。在电容充电时间达到充电时间理论值时，判定电容充电完成。
[0004]但是，电容参数、充电回路的参数、实际工作环境均会影响电容充电实际完成的时间，而随着电容运行时间的增长，电容参数、充电回路的参数均会发生变化，而且实际工作环境如温度、灰尘情况都是实时发生变化的。因此按照电容充电时间理论计算值控制电容充电会导致电容充电不足或者充电时间过长，使电容和供电电路的工作可靠性降低，严重时甚至会损坏电容器或其它电路器件。
[0005]针对现有技术中按照固定的充电时间控制电容充电的方法导致电容和供电电路的工作可靠性降低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种电容充电电路的控制方法与控制装置和电容充电电路，以解决现有技术中按照固定的充电时间控制电容充电的方法导致电容和供电电路的工作可靠性降低的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了 一种电容充电电路。该电容充电电路包括:第一电压检测装置，与电容连接，用于测量电容的电压；第一支路，连接在供电电源和电容之间，用于向电容充电提供通路；第二支路，与第一支路并联，用于向负载供电提供通路；控制器，与第一电压检测装置、第一支路、第二支路分别连接，用于控制第一支路接通并且第二支路断开，通过第一支路向电容充电，实时获取第一电压检测装置测量到的电容电压；判断电容电压是否达到第一预设阈值；当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路接通。
[0008]进一步地，第一支路包括:限流装置和第一开关，其中，限流装置，连接在供电电源和电容之间；第一开关与限流装置串联，第一开关的控制端与控制器连接，用于控制第一支路的通断。
[0009]进一步地，第二支路包括:第二开关，串联在供电电源和电容之间，第二开关的控制端与控制器连接，用于控制第二支路的通断。
[0010]进一步地，本发明提供的电容充电电路还包括第二电压检测装置，分别与供电电源和控制器连接，用于测量供电电源的电压；控制器还用于根据供电电源的电压设置第一预设阈值。
[0011]进一步地，供电电源为交流供电电源，供电电源和电容之间还设置有整流装置，整流装置用于将交流供电电源整流为向电容充电的直流电源。
[0012]进一步地，第一支路和第二支路设置在交流供电电源和整流装置之间。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种电容充电电路的控制方法。该电容充电电路的控制方法包括:控制第一支路接通并且第二支路断开，通过第一支路向电容充电；获取第一电压检测装置测量到的电容电压；判断电容电压是否达到第一预设阈值；当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路接通。
[0014]进一步地，获取第一电压检测装置测量到的电容电压之后还包括:判断电容电压是否持续预定时间内不增加且该电容电压小于第二预设阈值；当电容电压持续预定时间内不增加且该电容电压小于第二预设阈值时，控制所述第一支路和所述第二支路断开，并输出报警信号。
[0015]进一步地，获取第一电压检测装置测量到的电容电压之后还包括:获取第二电压检测装置测量到的供电电源的电压，根据所述供电电源的电压设置所述第一预设阈值。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种电容充电电路的控制装置。该电容充电电路的控制装置，包括:充电开始控制模块，用于控制第一支路接通并且第二支路断开，通过第一支路向电容充电；电压获取模块，用于获取第一电压检测装置测量到的电容电压；判断模块，用于判断电容电压是否达到第一预设阈值；充电完成控制模块，用于当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路接通。
[0017]应用本发明的技术方案，本发明的电容充电电路包括:第一电压检测装置，连接在电容两端，用于测量电容的电压；第一支路，连接在供电电源和电容之间，用于向电容充电提供通路；第二支路，与第一支路并联，用于向负载供电提供通路；控制器，与第一电压检测装置、第一支路、第二支路分别连接，用于控制第一支路接通并且第二支路断开，通过第一支路向电容充电，实时获取第一电压检测装置测量到的电容电压；判断电容电压是否达到第一预设阈值；当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路接通。电容充电过程中，第一支路闭合，第二支路断开，供电电源通过第一支路向电容，第一电压检测装置实时检测电容的电压，当电容电压达到充电目标电压时，控制第二支路据接通，完成对电容的充电过程，断开第一支路，供电电路完成对负载供电的准备，随时可向负载进行供电。从而通过检测电容的实际电压得到电容的充电的实际情况，从而根据电容充电的实际工况控制电容充电电路，避免了根据时间控制电容充电产生的电容过充或欠充的问题，提高了电容以及供电电源的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1是根据本发明第一实施例的电容充电电路的示意图；
[0020]图2是根据本发明第二实施例的电容充电电路的示意图；
[0021]图3是根据本发明第二实施例的电容充电电路的示意图；[0022]图4是根据本发明实施例的电容充电电路的控制装置的示意图；
[0023]图5是根据本发明实施例的电容充电电路的控制方法的示意图；
[0024]图6是根据本发明优选实施例的电容充电电路的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]本发明实施例提供了一种电容充电电路，图1是根据本发明第一实施例的电容充电电路的示意图，如图1所示，本发明的第一实施例的电容充电电路包括:第一电压检测装置13，与电容Cl连接，用于测量电容Cl的电压；第一支路11，连接在供电电源15和电容Cl之间，用于向电容Cl充电提供通路；第二支路12，与第一支路11并联，用于向负载16供电提供通路；控制器14，与第一电压检测装置13、第一支路11、第二支路12分别连接，用于根据电容Cl的电压控制第一支路11和第二支路12的通断。电容充电过程中，第一支路11闭合，第二支路12断开，供电电源15通过第一支路11向电容Cl，第一电压检测装置13实时检测电容Cl的电压，当电容电压达到充电目标电压时，控制第二支路12闭合，完成对电容的充电过程，断开第一支路11，供电电路完成对负载供电的准备，随时可向负载进行供电。
[0027]采用第一实施例的电容充电电路的技术方案，通过检测电容的实际电压得到电容的充电的实际情况，从而根据电容充电的实际工况控制电容充电电路，避免了根据时间控制电容充电产生的电容过充或欠充的问题，提高了电容以及供电电源的可靠性。
[0028]由于电容在充电的初期，会产生较大的冲击电流，为供电电路各元器件带来了不利影响，本发明第一实施例的电容充电电路的第一支路11可以包括:限流装置111和第一开关K1，其中，限流装置111连接在供电电源15和电容Cl之间；第一开关Kl与限流装置111串联连接，第一开关Kl的控制端与控制器14连接，用于控制所述第一支路11的通断。
[0029]限流装置111的作用是控制充电电流的大小，对于充电电流精度要求不高的场合，可以使用电阻器作为限流装置111，电阻器的阻值大小依据供电电源的电压和电容Cl的电容值以及充电电流的限制进行设定。在充电电流精度要求较高的应用环境，限流装置111可以使用恒定电流源装置，保证电容的充电电流恒定。显然，限流装置111可以使用各种限制电流大小的器件，电阻器的成本较低，但是充电过程会发出热量，电流大小不可控，恒流源的成本高，但是电流可控，且可保证充电电流的恒定。
[0030]第一开关Kl可以使用继电器或其它带有控制端的电路开关器件，用于在控制器14的控制下对第一支路11进行闭合和关断操作，从而使第一支路11投入或退出运行。由于第一支路11中存在限流装置111，当电容Cl充满后仍然通过第一支路11向负载16进行供电，会造成电能的浪费，因此，在电容Cl充满后，控制第二支路12接通，由第二支路12向负载16进行供电。
[0031]第二支路12可以包括:第二开关K2，串联在供电电源15和电容Cl之间，第二开关K2的控制端与控制器14连接，用于控制所述第二支路12的通断。第二开关K2可以使用继电器或其它带有控制端的电路开关器件，用于在控制器14的控制下对第二支路12进行闭合和关断操作，从而使第二支路12投入或退出运行。
[0032]另外在第一支路11和第二支路12中还可以分别设置保护装置，用于当电路的电流或电压出现异常时，断开对应支路以对电路进行保护。
[0033]在不同的供电电路中，供电电源15可能为交流电源或者直流电源，那么电容Cl完成充电时对应的电压也有差别，如果供电电源15为电压有效值SVa。的交流电压时，电容Cl充电完成时的理论电压值应为Va。，如果供电电源15为电压为Vd。的直流电压时，电容Cl充电完成时的理论电压值应为Vd。，由于实际电容的情况，电容Cl充电后的电压有可能出现一定的波动，可以通过控制器设定合适的电压阈值，电容Cl两端电压在设定的电压阈值范围内时，即可认为电容充满，供电电路处于准备完成状态。
[0034]也就是说，在电容充电电路的输入电压与输出电压的类型均为交流或直流的情况下，当电容充电电路的输入电压与输出电压相等时，即可判断电容充电完成。
[0035]在有些特定的供电电路中例如空调直流变频机的交直流变换电路，要求供电电源为交流电源但是输出电能为直流，电容Cl在直流侧起滤波作用，为满足这种情况，本发明还提出了第二实施例的电容充电电路，图2是根据本发明第二实施例的电容充电电路的示意图，如图2所示，本发明第二实施例的电容充电电路在第一实施例的基础上增加了整流装置21，该整流装置21用于将交流供电电源15整流为向电容Cl充电的直流电源。假设交流供电电源15的电压值为Va。，电容Cl的充电完成理论值也应为。
[0036]在图2中，仅示出第一支路11和第二支路12设置在交流供电电源15和整流装置21之间的情况，在这种情况下，第一支路11和第二支路12的通断同样可以控制整流装置的投入或退出。
[0037]另外，本发明第二实施例的电容充电回路还可以有第二种形式，也就是第一支路11和第二支路12设置在整流装置21与电容Cl之间，在这种情况下，供电电源15通过整流装置21将交流转换为直流，第一支路11和第二支路12的通断仅控制通过整流装置后的直流电源的通断，无法控制整流装置21。
[0038]以上第二实施例的两种形式，可以根据整流装置21是否需要控制灵活的进行设置。从而提高了供电电路运行方式的灵活性。
[0039]本发明第三实施例的电容充电电路实时检测供电电源的电压，并利用供电电源的电压判断电容是否充电完成，图3是根据本发明第二实施例的电容充电电路的示意图，如图3所示，与本发明第一实施例的电容充电电路相比，第三实施例的电容充电电路还包括第二电压检测装置31，分别与供电电源和控制器连接，用于测量供电电源的电压；控制器还用于根据供电电源的电压设置第一预设阈值。当供电电源15为交流电源，第二电压检测装置31测量到的电压有效值为Va。时，电容Cl充电完成时的理论电压值应为Va。，当供电电源15为直流电源，第二电压检测装置31测量到的电压为Vd。时，电容Cl充电完成时的理论电压值应为vd。。控制器14根据电容Cl充电完成时的理论电压值设定合适的第一预设阈值。
[0040]同样，本发明第三实施例的电容充电电路的第二电压检测装置31也添加到第二实施例的电容充电电路中。在这种情况下，第二电压检测装置31测量到的交流供电电源15的电压有效值值为va。，电容Cl的充电完成理论值也应为。控制器14根据设定合适的第一预设阈值。
[0041]通过第二电压检测装置31，可以实时根据电源电压的情况判断电容Cl是否充电完成，从而更加精确。[0042]本发明实施例还提供了一种电容充电电路的控制装置，用于对以上实施例的电容充电电路进行控制，图4是根据本发明实施例的电容充电电路的控制装置的示意图，如图4所示，本发明实施例的控制装置包括:充电开始控制模块41，用于控制第一支路11接通并且第二支路12断开，通过第一支路11向电容Cl充电；电压获取模块43，用于获取第一电压检测装置13测量到的电容Cl电压；判断模块45，用于判断电容电压是否达到第一预设阈值；充电结束控制模块47，用于当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路12接通。
[0043]通过上述控制装置控制电容充电电路，首先通过充电开始控制模块41控制第一支路11接通，通过第一支路11向电容Cl充电，然后由电压获取模块43获取电容Cl的实时电压值，判断模块45将该实时电压值与第一预设阈值进行判断，当该实时电压值到达第一预设阈值时，由充电结束控制模块47控制第二支路12接通，由第二支路12为负载进行供电。另外第二支路12接通后，电流由第一支路11向第二支路完成切换后，可以控制第一支路11断开。
[0044]上述第一预设阈值可以根据上述电容Cl充电完成时的理论电压值进行设置，比如达到该理论电压值的90%、95%或其它倍数时，从而当电容Cl的电压达到充电完成理论电压值的90%、95%或其它倍数时，就可以控制第二支路12接通，进行支路切换。
[0045]本发明实施例的电容充电电路的控制装置还可以包括，供电电源获取模块，用于获取第二电压检测装置测量到的供电电源的电压，判断模块45还用于根据所述供电电源的电压设置所述第一预设阈值。
[0046]优选地，本发明实施例的电容充电电路的控制装置还可以包括:第二判断模块，用于判断电容电压是否持续预定时间内不增加且该电容电压小于第二预设阈值；报警输出模块，用于当电压是否持续预定时间内不增加且该电压小于第二预设阈值，输出报警信号。通过设置第二判断模块和报警输出模块，可以对电容的工况进行判断，如果出现电容Cl电容持续不增长且持续一段时间表明电容无法进行充电，相关器件电路出现故障，此时输出报警信号进行提醒，并且通过控制第一支路和第二支路均断开，停止向电容和负载供电，以防止出现更严重的后果。具体的报警方式可以使用声、光、代码显示等手段。
[0047]本发明实施例还提供了一种电容充电电路的控制方法，由以上实施例的电容充电电路的控制装置执行，用于对上述实施例的电容充电电路进行控制。图5是根据本发明实施例的电容充电电路的控制方法的示意图，如图5所示，本发明实施例的电容充电电路的控制方法包括:
[0048]步骤S51，控制第一支路11接通并且第二支路12断开，通过第一支路11向电容Cl充电；步骤S53，获取第一电压检测装置13测量到的电容Cl电压；步骤S55，判断电压是否达到第一预设阈值；步骤S47，当电压达到第一预设阈值时，控制第二支路12接通。
[0049]采用本发明实施例的电容充电电路的控制方法，首先控制第一支路11接通以向电容充电，根据电容Cl电压判断充电是否完成，当电压达到第一预设阈值时，控制第二支路12接通，从而由第二支路12向负载16供电。其中第一预设阈值的大小，可以根据电容充电完成的理论值进行设置。比如理论值的90%或95%。
[0050]在步骤S53之后，还可以包括:判断电容电压是否持续预定时间内不增加且该电压小于第二预设阈值；当电容电压持续预定时间内不增加且该电压小于第二预设阈值时，控制第一支路11和第二支路12断开，并输出报警信号。从而检测电容的充电是否正常，在电容无法正常充电的情况下，及时输出报警信号，通过控制第一支路11和第二支路12断开以停止向电容和负载供电。
[0051]在步骤S53之后，本发明实施例的电容充电电路的控制方法还可以包括:获取第二电压检测装置测量到的供电电源的电压；根据所述供电电源的电压设置所述第一预设阈值。利用实时获得的供电电源电压判断电容是否充电完成。
[0052]下面以空调直流变频机的交直流变换电路为例，对本发明实施例的电容充电电路的控制方法的流程结合附图进行详细说明，图6是根据本发明优选实施例的电容充电电路的控制方法的流程图，如图6所示，本发明优选实施例的电容充电电路的控制方法的流程为:
[0053]电容充电开始，通过第一开关Kl闭合控制第一支路接通，通过第二开关K2打开控制第二支路断开，供电电源15通过第一支路11向电容Cl充电；
[0054]通过第一电压检测装置13实时监测电容Cl的电压值Vout ；
[0055]判断Vout是否小于第二预设阈值V2,如果Vout < V2,判断Vout是否增大,如果Vout ^ V2或者Vout变化,进入下一步骤,如果Vout持续预设时间tl内不变化,输出报警信号。
[0056]判断Vout是否达到第一预设阈值VI，如果Vout < Vl时，返回实时监测电容电压值的步骤，
[0057]如果Vout ^ VI，充电过程完成，通过第二开关K2闭合控制第二支路接通，供电电源15通过第二支路12向负载16供电，电流切换完成后通过第一开关Kl打开控制第一支路断开。
[0058]假设交流输入电压Vac=220V，经过整流装置21后，电容充满电后的电压理论值应为VQUT=220*1.414~310V。控制第一支路11闭合向电容充电，检测电容的充电电压，当实测值达到310 V的95%约为295V时，认为电压充满，控制第二支路12闭合，第一支路11断开。如果充电过程中出现电容Cl连续2秒电压值不增加，且低于100V，则认为电容故障，显示故障代码，需要提醒用户维修。
[0059]以上实施例均以单相电路为例进行说明，本发明的电容充电电路同样可以应用包含高压电容的三相供电电路中。
[0060]应用本发明的技术方案，本发明实施例的电容充电电路包括:第一电压检测装置，连接在电容两端，用于测量电容的电压；第一支路，连接在供电电源和电容之间，用于向电容充电提供通路；第二支路，与第一 支路并联，用于向负载供电提供通路；控制器，与第一电压检测装置、第一支路、第二支路分别连接，用于控制第一支路接通并且第二支路断开，通过第一支路向电容充电，实时获取第一电压检测装置测量到的电容电压；判断电压是否达到第一预设阈值；当电容电压达到第一预设阈值时，控制第二支路接通。电容充电过程中，第一支路闭合，第二支路断开，供电电源通过第一支路向电容，第一电压检测装置实时检测电容的电压，当电容电容电压达到充电目标电压时，控制第二支路闭合，完成对电容的充电过程，断开第一支路，供电电路完成对负载供电的准备，随时可向负载进行供电。从而通过检测电容的实际电压得到电容的充电的实际情况，从而根据电容充电的实际工况控制电容充电电路，避免了根据时间控制电容充电产生的电容过充或欠充的问题，提高了电容以及供电电源的可靠性。[0061]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0062]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电容充电电路，其特征在于，包括: 第一电压检测装置，与电容连接，用于测量所述电容的电压； 第一支路，连接在供电电源和所述电容之间，用于向所述电容充电提供通路； 第二支路，与所述第一支路并联，用于向负载供电提供通路； 控制器，与所述第一电压检测装置、所述第一支路、所述第二支路分别连接，用于控制第一支路接通并且所述第二支路断开，通过所述第一支路向电容充电，实时获取所述第一电压检测装置测量到的电容电压；判断所述电容电压是否达到第一预设阈值；当所述电容电压达到所述第一预设阈值时，控制所述第二支路接通。
2.根据权利要求1所述的电容充电电路，其特征在于，所述第一支路包括:限流装置和第一开关，其中， 所述限流装置，连接在供电电源和所述电容之间； 所述第一开关与所述限流装置串联，所述第一开关的控制端与所述控制器连接，用于控制所述第一支路的通断。
3.根据权利要求2所述的电容充电电路，其特征在于，所述第二支路包括: 第二开关，串联连接在供电电源和电容之间，所述第二开关的控制端与所述控制器连接，用于控制所述第二支路的通断。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电容充电电路，其特征在于，还包括第二电压检测装置，分别与供电电源和控制器连接，用于测量所述供电电源的电压；所述控制器还用于根据所述供电电源的电压设置所述第一预设阈值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电容充电电路，其特征在于，所述供电电源为交流供电电源，所述供电电源和所述电容之间还设置有整流装置，所述整流装置用于将所述交流供电电源整流为向所述电容充电的直流电源。
6.根据权利要求5所述的电容充电电路，其特征在于，所述第一支路和所述第二支路设置在所述交流供电电源和所述整流装置之间。
7.一种电容充电电路的控制方法，其特征在于，包括: 控制第一支路接通并且所述第二支路断开，通过所述第一支路向电容充电； 获取第一电压检测装置测量到的电容电压； 判断所述电容电压是否达到第一预设阈值； 当所述电容电压达到所述第一预设阈值时，控制所述第二支路接通。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，获取第一电压检测装置测量到的电容电压之后还包括: 判断所述电容电压是否持续预定时间内不增加且该电压小于第二预设阈值； 当所述电容电压持续预定时间内不增加且该电压小于所述第二预设阈值时，控制所述第一支路和所述第二支路断开，并输出报警信号。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，获取第一电压检测装置测量到的电容电压之后还包括； 获取第二电压检测装置测量到的供电电源的电压； 根据所述供电电源的电压设置所述第一预设阈值。
10.一种电容充电电路的控制装置，其特征在于，包括:充电开始控制模块，用于控制第一支路接通并且所述第二支路断开，通过所述第一支路向电容充电； 电压获取模块，用于获取第一电压检测装置测量到的电容电压； 判断模块，用于判断所述电容电压是否达到第一预设阈值； 充电完成控制模 块，用于当所述电容电压达到所述第一预设阈值时，控制所述第二支路接通。
【文档编号】H02M1/12GK103580458SQ201210262606
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】陈翀, 宋德超, 刘访, 赫晓龙 申请人:珠海格力电器股份有限公司