电解电容的预热方法及系统与流程

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种电解电容的预热方法及系统。

背景技术：

1、电解电容广泛应用于开关电源中，如pfc(功率因数校正)转换器的输出电容、逆变器的输入电容等；但电解电容的低温特性较差，当温度较低时，其电容量急剧减小，等效串联电阻(esr)急剧增加，此时若负载功率较大会造成电解电容的纹波电压过大，容易触发保护，甚至导致电解电容损坏；因此，在低温条件下，通常要对电解电容进行预热。

2、常见的预热措施即先将开关电源的负载功率设定在较小值运行一段时间，使得电解电容的内核温度逐步上升，待其电容量和esr恢复到合理区间后，再逐步增加输出功率直至满载；此种策略仅适用于ac/dc开关电源输出接负载(例如电池)的场合或dc/ac开关电源输出接电网的场合。

3、而对于ac/dc开关电源输出负载不包括电池的场合，若负载在开关电源启机阶段抽取较大能量，则容易导致电解电容纹波电压过大，进而触发保护；正是由于负载的大小不可预知，无法提供可控的能量给负载，所以无法用常规方式进行预热；同样地，对于dc/ac开关电源输出不连接电网的场合也无法用常规方式进行预热。

4、因此，需要一种通用的电解电容预热机制，能够包含针对ac/dc开关电源输出负载不包括电池和dc/ac开关电源输出不连接电网等应用场合，提供有效的预热机制。

5、综上可知，现有的方法在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。

技术实现思路

1、针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种电解电容的预热方法及系统，能够在电解电容预热过程中有效防止负载误启机。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种电解电容的预热方法，所述预热方法包括：

3、提供一功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括一交流端、一直流端以及所述电解电容，其中，所述直流端与所述电解电容并联连接；

4、判断是否需要对所述电解电容进行预热动作；

5、当判断结果是需要时，执行所述预热动作，包括：控制所述功率因数校正电路的所述交流端流入一输入电流，以在所述电解电容上产生纹波电流；

6、检测所述功率因数较正电路基于所述纹波电流引起的预热状态；·

7、当所述预热状态符合指定的预热退出条件时，终止对所述功率因数校正电路的所述电解电容进行的所述预热动作。

8、可选的，所述功率因数校正电路具有双向电流传输能力。

9、可选的，所述功率因数校正电路为整流电路，所述功率因数校正电路的所述交流端的输入电压为正弦电压。

10、可选的，所述功率因数校正电路的所述输入电流与所述输入电压的周期相等且相位差为90度。

11、可选的，所述功率因数校正电路的所述输入电流为直流信号，且所述输入电压的周期为所述输入电流的n倍，其中n为正整数。

12、可选的，所述输入电流的波形为馒头波、三角波、方波或锯齿波。

13、可选的，所述功率因数校正电路的所述输入电流为恒流电。

14、可选的，所述功率因素校正电路为图腾柱、全桥或半桥的拓扑结构，或者为图腾柱、全桥或半桥各自交错并联形成的拓扑结构。

15、可选的，所述功率因数校正电路的所述直流端电性耦接一负载，当在所述电解电容上产生纹波电流时，所述功率因数校正电路不对所述负载提供能量。

16、可选的，一直流变换电路电性连接于所述电解电容与所述负载之间；

17、所述功率因数校正电路不对所述负载提供能量包括：

18、控制所述直流变换电路处于不工作状态。

19、可选的，所述当所述预热状态符合指定的预热退出条件时，终止对所述功率因数校正电路的所述电解电容进行的所述预热动作包括：

20、判断所述预热动作的持续时长是否达到预设的时长阈值，若是，则终止对所述功率因数校正电路的所述电解电容进行的所述预热动作。

21、可选的，所述当所述预热状态符合指定的预热退出条件时，终止对所述功率因数校正电路的所述电解电容进行的所述预热动作包括：

22、判断所述预热动作中器件温度是否达到预设的温度阈值，若是，则终止对所述功率因数校正电路的所述电解电容进行的所述预热动作；

23、其中，所述器件温度为所述功率因数校正电路或所述直流变换电路中相应开关管的温度，或者所述电解电容的温度。

24、可选的，所述判断是否需要对所述电解电容进行预热动作，包括：

25、检测所述电解电容所在环境的温度，定义为第一温度；

26、将所述第一温度与一第一预设温度进行比较，当所述第一温度小于所述第一预设温度，则判断为需要对所述电解电容进行所述预热动作；当所述第一温度相等于或大于所述第一预设温度时，则判断为不需要对所述电解电容进行所述预热动作。

27、另外，还提供一种电解电容的预热系统，所述预热系统实现上述的应用于所述电解电容的预热方法。

28、另一方面，还提供了一种电解电容的预热方法，所述预热方法包括：

29、提供一直流变换电路、一逆变电路以及一电解电容，其中，所述直流变换电路包含一第一端和一第二端，所述逆变电路包含一直流端和一交流端，所述电解电容与所述直流变换电路的所述第二端及所述逆变电路的所述直流端并联连接，所述直流变换电路的所述第一端连接一直流源；

30、判断是否需要对所述电解电容进行预热动作；

31、当判断结果是需要时，循环执行充电动作和放电动作，其中，所述充电动作包括：控制所述直流变换电路将所述直流源提供的能量给所述电解电容充电；所述放电动作包括：将所述电解电容的能量通过所述逆变电路放电；

32、检测所述直流变换电路或所述逆变电路在所述充电动作和/或所述放电动作中的预热状态；

33、当所述预热状态符合指定的预热退出条件时，终止对所述电解电容进行的所述充电动作和所述放电动作。

34、可选的，所述充电动作还包括：控制所述逆变电路处于断路状态，并控制所述直流变换电路将所述直流源提供的能量转换后给所述电解电容充电；所述放电动作还包括：控制所述逆变电路处于短路状态，将所述直流源经所述直流变换器传递的能量及所述电解电容的能量通过所述逆变电路放电。

35、可选的，所述逆变电路为桥式电路，其中：

36、所述控制所述逆变电路处于断路状态，包括：

37、控制所述桥式电路的各个开关管均关断，以使所述逆变电路处于断路状态；

38、所述控制所述逆变电路处于短路状态，包括:

39、控制所述桥式电路的各个开关管均导通，以使所述逆变电路处于短路状态。

40、可选的，所述直流变换电路为一隔离型直流变换电路，所述循环执行充电动作和放电动作包括：

41、对所述直流变换电路进行调频和/或调相位角控制，以逐步增加流过所述隔离型直流变换电路的变压器的电流，并生成驱动信号对所述直流变换电路的开关管进行控制；

42、获取一电流互感器采集的流经所述变压器的电流的峰值信息；

43、控制流经所述变压器的电流的峰值处于预设范围内；

44、于所述充电动作中，利用所述直流变换电路给所述电解电容充电，或者于所述放电动作中，将所述直流变换电路提供的能量及所述电解电容的能量通过所述逆变器放电。

45、可选的，其中所述隔离型直流变换电路包含一原边电路，所述原边电路包含并联连接于所述直流端的一第一桥臂和一第二桥臂，所述第一桥臂包含依次串联连接的第一开关管和第三开关管，所述第二桥臂包括依次串联连接的第二开关管和第四开关管，其中，所述循环执行充电动作和放电动作包括：

46、对所述直流变换电路进行调频控制，包括控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管的驱动信号的驱动频率相同，控制所述第一开关管的驱动信号与所述第三开关管的驱动信号互补，控制所述第二开关管的驱动信号与所述第四开关管的驱动信号互补。

47、可选的，其中：

48、所述循环执行充电动作和放电动作还包括：控制所述逆变电路中各个开关管的驱动信号和所述第一开关管的驱动信号相同；

49、所述对所述直流变换电路进行调频控制还包括：控制所述第一开关管的驱动信号和所述第四开关管的驱动信号相同。

50、可选的，其中，所述循环执行充电动作和放电动作还包括：

51、对所述直流变换电路进行调第一相位角控制，包括控制所述第一开关管的驱动信号和所述第四开关管的驱动信号的相位相差一第一相位角；

52、控制所述直流变换电路各个开关管的驱动频率与所述逆变电路各个开关管的驱动频率相同，并控制所述逆变电路各个开关管的驱动信号相同且与所述第一开关管的驱动信号的相位相差一第二相位角。

53、可选的，其中，所述循环执行充电动作和放电动作还包括：

54、对所述直流变换电路进行调第三相位角控制，包括控制所述第一开关管的驱动信号和所述第四开关管的驱动信号的相位相差一第三相位角；

55、控制所述逆变电路各个开关管的驱动信号相同，并控制所述逆变电路各个开关管的驱动频率与所述直流变换电路各个开关管驱动频率不同。

56、可选的，其中，所述循环执行充电动作和放电动作还包括：

57、对所述直流变换电路进行调第四相位角控制，包括控制所述第一开关管的驱动信号和所述第四开关管的驱动信号的相位相差一第四相位角；

58、控制所述逆变电路各个开关管的驱动信号相同，并控制所述逆变电路各个开关管的驱动频率为所述直流变换电路各个开关管的驱动频率的两倍。

59、可选的，所述逆变电路各个开关管的高电平脉宽时长相等于或短于所述直流变换电路的指定阶段时长；其中，所述指定阶段为所述第一开关管和所述第二开关管均为高电平的阶段或者所述第三开关管和所述第四开关管均为高电平的阶段。

60、可选的，所述直流变换电路中所述第一开关管至所述第四开关管的占空比均为50％，所述第四相位角等于所述逆变电路各个开关管的高电平脉宽时长乘以所述直流变换电路中所述第一开关管的驱动频率再乘以360°，其中所述第四相位角大于0°小于180°

61、可选的，所述第一开关管和所述第三开关管组成超前桥臂，所述第二开关管和所述第四开关管组成滞后桥臂；或者

62、所述第一开关管和所述第三开关管组成滞后桥臂，所述第二开关管和所述第四开关管组成超前桥臂。

63、可选的，所述当所述预热状态符合指定的预热退出条件时，终止对所述电解电容进行的所述充电动作和所述放电动作，包括：

64、判断所述预热状态的持续时长是否达到预设的时长阈值，若是，则终止对所述电解电容进行的所述充电动作和所述放电动作。

65、可选的，所述当所述预热状态符合指定的预热退出条件时，终止对所述电解电容进行的所述充电动作和所述放电动作，包括：

66、判断所述加热状态中的器件温度是否达到预设的温度阈值，若是，则终止对所述电解电容进行的所述充电动作和所述放电动作；

67、其中，所述器件温度为所述直流变换电路或所述逆变电路中相应开关管的温度，或者所述电解电容的温度。

68、可选的，所述判断是否需要对所述电解电容进行预热动作，包括：

69、检测所述电解电容所在环境的温度，定义为第二温度；

70、将所述第二温度与一第二预设温度进行比较，当所述第二温度小于所述第二预设温度，则判断为需要对所述电解电容进行所述预热动作；当所述第二温度相等于或大于所述第二预热温度时，则判断为不需要对所述电解电容进行所述预热动作。

71、可选的，所述直流变换电路为llc电路、cllc电路、硬开关电路或dab电路，和/或，所述逆变电路为图腾柱、全桥或半桥的拓扑结构，或者为图腾柱、全桥或半桥各自交错并联形成的拓扑结构。

72、另外，还提供了一种电解电容的预热系统，所述预热系统实现如上述的应用于另一种所述电解电容的预热方法。

73、本发明所述的电解电容的预热方法及其系统，通过控制对电解电容执行预热动作，同时确保负载电压为零，直至满足指定的预热退出条件时，终止所述预热动作；据此，本发明能够在电解电容预热过程中有效防止负载误启机。