[發明專利]一種高壓大容量電容器快速放電技術

在審

• 申請號: 202010181864.3
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111371162A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 邵喜德;朱邦文
• 申請（專利權）人: 南京長盛儀器有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J7/00
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務所 32305
• 代理人: 劉林

本發明公開了一種高壓大容量電容器快速放電技術，包括高壓繼電器單元、放電電阻單元、高壓MOS/IGBT開關單元、高壓分壓電阻和電壓采樣單元、非線性電壓信號變換單元、三角波產生單元、PWM控制單元和放電啟動單元，高壓分壓電阻連連接電壓采樣單元并輸出信號進入電壓非線性變換單元，非線性變換單元包括運算放大器和二極管產生PWM恒功率控制的參考信號，三角波產生單元包括運算放大器、電阻器件和電容器件，PWM控制單元包括比較器和運算放大器，高壓MOS/IGBT開關單元包括串聯的MOS/IGBT和TVS管及電容。本發明的放電技術安全可控，放電電流自適應可調，特別適用于高壓大容量薄膜電容器和電解電容器，在大容量高電壓放電場合具有顯著的優勢。

技術領域

本發明涉及電容器放電技術領域，其具體涉及一種高壓大容量電容器快速放電技術。

背景技術

電容器測試過程中，電容器的充電和放電是整個測試過程的關鍵環節，特別是高壓大容量電容器的放電，是長期困擾設計及生產測試人員的技術難點所在，制約著電容器的測試效率。高壓大容量電容器的放電，要求放電模塊具有高耐壓、高功率、良好的散熱。目前在電容器測試過程中，通常利用高壓產生電路變壓器繞組或者大功率電阻進行放電。利用變壓器繞組進行放電，放電瞬間沖擊電流大，長時間放電會使變壓器發熱燒毀；利用電阻放電，放電時間取決于放電時間常數，特別對于高壓大容量電容器的放電，放電電阻需要具備高耐壓、大功率、高阻值的特性，放電時間常數就會很大，放電時間就會很漫長，放電效率很低。采用基于上面兩種放電方法，放電瞬間電容器放電電流都很大，而且是不可控的，對電容器介質容易造成損傷，這是不允許的；如果把放電電阻加大，會帶來放電時間更長的代價，采用多個電阻切換的方式，可以部分解決放電時間長的問題，在某些情況下行之有效，但并不能克服本身具有的技術局限性。

近些年高壓大功率器件快速發展，采用有源功率器件進行放電，是一個行之有效的方法，但由于受器件耐壓及工藝的限制，在高電壓、大容量電容器的放電方面難以獲得理想的應用。

將高壓MOS功率管或IGBT管串聯組成高壓開關，通過調整放電占空比的方式控制放電電阻的接通和斷開，依據恒功率放電的設計思想，調整不同電壓下的放電電流，從而實現PWM恒功率放電。

基于本發明的電容器放電技術，與傳統電容器放電技術相比，結合了有源功率器件和無緣功率器件以及PWM占空比控制的設計思想，不僅使放電時間縮短、放電功率恒定，且在高電壓、大容量電容器的放電方面，充分利用了功率器件的電氣性能，是一種安全的、智能化的放電技術，使電容器放電的效率和可靠性大為提高。

發明內容

本發明目的是提供一種利用高壓半導體串聯開關技術和PWM占空比控制技術實現恒功率放電的方法，解決了上述背景技術問題。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案如下：

一種高壓大容量電容器快速放電技術，采用PWM恒功率放電原理，包括依次連接的高壓繼電器單元、放電電阻單元、高壓MOS/IGBT開關單元、高壓分壓電阻和電壓采樣單元、非線性電壓信號變換單元、三角波產生單元、PWM控制單元和放電啟動單元，所述高壓分壓電阻連連接電壓采樣單元并輸出信號進入電壓非線性變換單元，所述非線性變換單元包括運算放大器和二極管產生PWM恒功率控制的參考信號，所述三角波產生單元包括運算放大器、電阻器件和電容器件，所述PWM控制單元包括比較器和運算放大器并根據PWM恒功率參考信號和三角波信號產生PWM控制信號輸入到高壓開關單元，所述高壓MOS/IGBT開關單元包括串聯的MOS/IGBT和TVS管以及電容并用于導通或關斷放電電阻回路。

作為上述技術方案的改進，所述高壓大容量電容器快速放電技術還包括快速放電方法，所述快速放電方法如下：

S1：放電啟動電路驅動高壓繼電器(HV RELAY)動作，繼電器觸點閉合額定電壓加到放電電阻高端；

S2：分壓電阻上電壓輸入到電壓采樣單元，電壓采樣信號輸入到非線性變換單元；