一种大功率水冷过压保护和泄能装置的制作方法

本发明涉及电压保护装置技术领域，特别涉及一种大功率水冷过电压保护和泄能装置。

背景技术：

在大容量电源系统尤其是具有大容量储能电容的开关电源系统中，需要对电源的直流母线最高电压进行限制，或者在电源停机后泄放电容储能，这就需要一种装置来将过高的能量泄放掉以限制母线最高电压，并在电源停机后将电容储能泄放掉。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供了一种大功率水冷过电压保护和泄能装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种大功率水冷过电压保护和泄能装置，包括第一母排、冷却水嘴、第二母排、第三母排、装置壳体、igbt和门极驱动电路、控制电路、薄膜电容，所述装置壳体内部自上而下依次设置第一母排（1）、第二母排、第三母排，所述第一母排一侧设置igbt和门极驱动电路和控制电路，所述igbt和门极驱动电路后侧设置有水冷散热器，所述水冷散热器上设置冷却水嘴，所述第二母排一侧设置薄膜电容，所述控制电路包括主回路电路、分压子电路、用于比较判断母线电压是否过压的比较电路、选择电路、第二比较电路、门极驱动电路，所述主回路电路包括第一母排、第二母排、第三母排、薄膜电容、igbtv100、igbtv101、igbtv102，所述第二母排与第三母排之间依次连接igbtv100、igbtv101、igbtv102、薄膜电容，所述第一母排一端通过电阻器r与所述第二母排连接，所述第一母排另一端与所述igbtv100、igbtv101和igbtv102串联，所述分压子电路与所述第二母排和用于比较判断母线电压是否过压的比较电路连接，所述用于比较判断母线电压是否过压的比较电路与选择电路连接，所述选择电路与第二比较电路，所述第二比较电路与门极驱动电路连接。

所述分压子电路包括电阻器r1、电阻器r2、电阻器r3、电阻器r4、电阻器r5、电阻器r6、电阻器r7、二极管v1、变阻器rp1，所述电阻器r1一端与所述第二母排连接，所述电阻器r1另一端与电阻器r2、电阻器r3、电阻器r4、电阻器r5、电阻器r6、电阻器r7、二极管v1和变阻器rp1串联，所述变阻器rp1一端接地，所述电阻器r5与电阻器r6之间的线路通过电容器c1接地。

所述用于比较判断母线电压是否过压的比较电路包括第一比较器n1、电阻器r8和电容器c2，所述电阻器r8和电容器c2分别与第一比较器n1并联，所述第一比较器n1的正极上连接10v电源，所述第一比较器n1的负极与所述电阻器r6与电阻器r7之间的线路连接，所述第一比较器n1的输出极与所述选择电路连接。

所述选择电路包括开关k1、变阻器rp2、电阻器r9、电阻器r10，所述电阻器r10一端分别与10v电源和第二比较电路连接，所述电阻器r10另一端与电阻器r9、变阻器rp2串联，所述变阻器rp2接地，所述开关k1包括触点1、触点2、触点4、电阻器，所述触点1上连接电阻器，所述电阻器一端接地，所述电阻器另一端通过常闭触点与电源vcc连接，所述触点4与所述电阻器r9与电阻器r10之间的线路连接，所述触点2与所述第一比较器n1的输出极连接，所述触点1与第二比较电路连接，。

所述第二比较电路包括第二比较器n2、三极管v3和三极管v4，所述第二比较器n2的正极与所述电阻器r10连接，所述第二比较器n2的的负极与所述触点1连接，所述第二比较器n2的输出极与三极管v3连接，所述三极管v3上并联三极管v4，所述三极管v3一端与电源vcc连接，所述三极管v4一端接地，所述三极管v3和三极管v4均与所述门极驱动电路连接。

本发明的有益效果是：

1.大容量电源一般都用电解电容用做储能，但是电解电容对于过电压非常敏感，如果电压超过电解电容的最高限值会发生严重事故，故必须对母线电压加以限制，当母线电压超过预设值就将过高能量泄放，保持母线电压在安全范围内，由于需要在较短时间内泄放较大电能故使用3个igbt并联加水冷散热器的方式。

2.电源正常或非正常停机后，储能电容仍储存有电能，为安全起见，需要将电路所储电能泄放掉。

3.由于储能和泄能不会同时存在，所以将2个工作过程综合在一起，用一个装置实现，节约空间，节省设备成本。装置在工作过程中完全自动运行，无需人工干预。

附图说明

图1是本发明的装置壳体剖视图。

图2是控制电路原理图。

图3是主回路原理图。

其中，1-第一母排，2-冷却水嘴，3-第二母排，4-第三母排，5-装置壳体，6-igbt和门极驱动电路，7-控制电路，8.薄膜电容。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种大功率水冷过电压保护和泄能装置，包括第一母排1、冷却水嘴2、第二母排3、第三母排4、装置壳体5、igbt和门极驱动电路6、控制电路7、薄膜电容8，装置壳体5内部自上而下依次设置第一母排1、第二母排3、第三母排4，第一母排1一侧设置igbt和门极驱动电路6和控制电路7，igbt和门极驱动电路6后侧设置有水冷散热器，水冷散热器上设置冷却水嘴2，第二母排3一侧设置薄膜电容8，控制电路7包括主回路电路、分压子电路、用于比较判断母线电压是否过压的比较电路、选择电路、第二比较电路、门极驱动电路，主回路电路包括第一母排1、第二母排3、第三母排4、薄膜电容8、igbtv100、igbtv101、igbtv102，第二母排3与第三母排4之间依次连接igbtv100、igbtv101、igbtv102、薄膜电容8，第一母排1一端通过电阻器r与第二母排3连接，第一母排1另一端与所述igbtv100、igbtv101和igbtv102串联，分压子电路包括电阻器r1、电阻器r2、电阻器r3、电阻器r4、电阻器r5、电阻器r6、电阻器r7、二极管v1、变阻器rp1，电阻器r1一端与第二母排3连接，电阻器r1另一端与电阻器r2、电阻器r3、电阻器r4、电阻器r5、电阻器r6、电阻器r7、二极管v1和变阻器rp1串联，变阻器rp1一端接地，电阻器r5与电阻器r6之间的线路通过电容器c1接地，用于比较判断母线电压是否过压的比较电路包括第一比较器n1、电阻器r8和电容器c2，电阻器r8和电容器c2分别与第一比较器n1并联，第一比较器n1的正极上连接10v电源，第一比较器n1的负极与所述电阻器r6与电阻器r7之间的线路连接，第一比较器n1的输出极与所述选择电路连接，选择电路包括开关k1、变阻器rp2、电阻器r9、电阻器r10，所述电阻器r10一端分别与10v电源和第二比较电路连接，电阻器r10另一端与电阻器r9、变阻器rp2串联，变阻器rp2接地，开关k1包括触点1、触点2、触点4、电阻器，触点1上连接电阻器，电阻器一端接地，电阻器另一端通过常闭触点与电源vcc连接，所述触点4与电阻器r9与电阻器r10之间的线路连接，触点2与第一比较器n1的输出极连接，触点1与第二比较电路连接，第二比较电路包括第二比较器n2、三极管v3和三极管v4，第二比较器n2的正极与电阻器r10连接，第二比较器n2的的负极与所述触点1连接，第二比较器n2的输出极与三极管v3连接，三极管v3上并联三极管v4，三极管v3一端与电源vcc连接，三极管v4一端接地，三极管v3和三极管v4均与门极驱动电路连接。

本发明在使用时，电路工作状态分为2种，即泄能状态和过压保护状态。在电源主电路合闸之前（判断信号经q输入），k1常开点吸合，k1的触点1接受触点4的电信号，此时装置处于泄能状态；在电源主电路合闸之后（判断信号经q输入），k1常闭点复位，k1的触点1接受触点2的电信号，此时装置处于过压保护状态。

过电压保护状态：c/l+为电源母线电压正极，通过r1-r7分压，在r7处取电压送入n1的“-”端，从此电压和n1的“+”端电压比较判断母线电压是否过压，rp1为微调电位器，n1与r8、c6组成电路，使得r7处电压在高于10v时，n1输出反转，反转后的电压通过k1的触点1、触点2送入比较器n2，n2输出相应pwm送入门极驱动电路，门极驱动电路直接驱动图2中的igbtv100-v102，过电压阈值可通过rp1微调。

泄能状态：此时k1的常开点吸合，k1的触点1接受触点4的电信号，r10、r9、rp2组成分压电路，分压后电压通过k1的触点4、触点1送入比较器n2，n2输出相应pwm送入门极驱动电路，门极驱动电路直接驱动图2中的igbtv100-v102。