CN110492558A - 一种储能充放电控制模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及开关控制领域，公开了一种储能充放电控制模块，解决了当前永磁开关控制器的储能电容转换效率低、充电慢以及成本高的问题。本发明包括反馈电路、及依次电连接的控制电路、限流开关电路和储能电路，所述反馈电路的采样端与所述限流开关电路电连接，所述反馈电路的反馈端与所述控制电路电连接。本发明控制电路根据限流开关电路的电流反馈信号以及反馈电路的电压反馈信号控制限流开关电路的开通时间，从而可以分别起到限流或稳压的目的，采用限流开关电路可以有效地提高了储能电路的充电时间，并且有效地降低了成本；此外，采用稳压电路可以防止储能电路因过压充电而损坏的情况。
Description
技术领域
本发明涉及开关控制领域，特别是一种储能充放电控制模块。
背景技术
目前市场上绝大部份永磁开关控制驱动板的储能电容充电电路是用开关电源把市电AC220V转换成DC220V给储能电容充电，由于开关电源转换效率损耗，若要输出大功率，高频变压器需要做比较大体积，成本和空间都浪费了，而且电压过高时容易使DC250V的储能电容过压充电导致电容***。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种储能充放电控制模块，解决当前永磁开关控制器的储能电容转换效率低、充电慢以及成本高的问题。
根据本发明的第一方面，提供一种储能充放电控制模块，包括反馈电路、及依次电连接的控制电路、限流开关电路和储能电路，所述反馈电路的采样端与所述限流开关电路电连接，所述反馈电路的反馈端与所述控制电路电连接。
进一步，还包括串联在所述限流开关电路和所述储能电路之间的稳压电路，所述稳压电路的采样端与所述反馈电路电连接。
进一步，所述稳压电路包括继电器J1、三极管Q2、二极管D3、稳压二极管DZ7以及光电耦合器TF2；所述继电器J1的开关固定触点与所述限流开关电路电连接，所述继电器J1的常闭开关触点与所述储能模块电连接，所述继电器J1的第一线圈触点分别与所述二极管D3的阴极以及所述三极管Q2的集电极电连接，所述继电器J1的第二线圈触点与二极管D3的阳极电连接且接地，所述三极管Q2的发射极与电源12V的正极电连接，所述三极管Q2的基极通过电阻R7与所述光电耦合器TF2的次级输入端电连接，所述光电耦合器TF2的初级输入端通过电阻R6与所述稳压二极管DZ7的阳极电连接，所述稳压二极管DZ7的阴极与反馈电路电连接。
进一步，还包括与所述限流开关电路的输入端电连接的整流电路，所述整流电路的输入端与交流电源电连接。
进一步，所述整流电路包括整流桥BD1以及电容E1，所述整流桥BD1的正极端分别与限流开关电路的输入端以及所述电容E1电连接。
进一步，所述控制电路包括芯片U1，所述芯片U1的输出端Vout与所述限流开关电路的控制端电连接，所述芯片U1的电流取样端Ise通过电阻R2与所述限流开关电路电连接，所述芯片U1的补偿端Vcomp通过电阻R4与反馈电路电连接。
进一步，所述芯片的型号为UC3843。
进一步，所述限流开关电路包括MOS管Q1、二极管D1，电容E2、电感L1以及电阻R3，所述电容E2的正极端与所述二极管D1的阴极电连接并作为限流开关电路的输入端，所述电容E2的负极端通过所述电感L1与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述电容二极管D1的阳极与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述MOS管Q1的栅极与所述控制电路的输出端电连接，所述MOS管Q1的源极分别与所述电阻R3的一端以及所述控制电路电连接，所述电阻R3的另一端接地。
进一步，所述反馈电路包括光电耦合器TF1、及依次以阳极接阴极的方式串连的稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3、稳压二极管DZ4、稳压二极管DZ5和稳压二极管DZ6，所述稳压二极管DZ1的阴极与所述限流开关电路电连接，所述稳压二极管DZ6的阳极通过电阻R5与所述光电耦合器TF1初级的输入端电连接。
进一步，所述限流开关电路与所述储能电路之间还连接有二极管D2，所述二极管D2的阳极与所述限流开关电路的输出端电连接，所述二极管D2与所述储能电路的输入端电连接。
有益效果：控制电路根据限流开关电路的电流反馈信号以及反馈电路的电压反馈信号控制限流开关电路的开通时间，从而可以分别起到限流或稳压的目的，采用限流开关电路可以有效地提高了储能电路的充电时间，并且有效地降低了成本；
此外，采用稳压电路可以防止储能电路因过压充电而损坏的情况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的第一种较优实施例的模块连接示意图；
图2是本发明的第二种较优实施例的模块连接示意图；
图3是本发明的第三种较优实施例的模块连接示意图；
图4是本发明的一种较优实施例的电路硬件连接示意图；
图5是本发明应用在一种较优实施例的永磁开关控制器的结构连接示意图；
图6是本发明应用在一种较优实施例的永磁开关的结构连接示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，为第一种较优的实施方式，一种储能充放电控制模块，包括反馈电路40、及依次电连接的控制电路10、限流开关电路20和储能电路30，反馈电路40的采样端与限流开关电路20电连接，反馈电路40的反馈端与控制电路10电连接。
电源信号从限流开关电路20的输入端输入，再进入储能电路30内完成充电，控制电路10的输出端与限流开关电路20的控制端连接，同时控制电路10会采集限流开关电路20的电流信号，控制电路10根据该电流信号的大小控制限流开关电路20的开通时间，从而达到限流的目的，即控制电路10通过控制限流开关电路20的开合状态，避免储能电路30的充电电流过大，此外，反馈电路40会采集限流开关电路20输出电压的大小，并实时向控制电路10反馈，控制电路10则根据反馈电路40的电压信号控制限流开关电路20的开合状态，避免储能电路30的充电电压过大，起到了稳压的作用。
参照图2，为第二种较优实施例，与上述实施例不同之处在于：还包括串联在限流开关电路20和储能电路30之间的稳压电路50，稳压电路50的采样端与反馈电路40电连接。增加稳压电路50，可在限流开关电路20或控制电路10出现异常时，可防止储能电路30的两端电压过大而造成储能电路30的损坏。
参照图3，为第三种较优实施例，与上述实施例不同之处在于：还包括与限流开关电路20的输入端电连接的整流电路60，整流电路60的输入端与交流电源电连接。采用整理电路，可使本发明与交流电连接，利用整流电路60使交流电转换为稳定的直流电压输入限流开关电路20，从而实现给储能电路30稳定地充电。
参照图4，一种较优实施例的电路硬件连接示意图，其中整流电路60包括整流桥BD1以及电容E1，整流桥BD1的正极端分别与限流开关电路20的输入端以及电容E1的正极端电连接，而整流桥BD1的负极端和电容E1的负极端则同时接地，其中整流桥的输入端与连接端口CON电连接，当需外接交流电电，则将交流电接入连接端口CON即可，其中，整流桥BD1将交流电转化为直流电，而电容E1起到滤波作用，用以降低交流脉动波纹系数，从而可平稳地输出直流电压。
控制电路10包括芯片U1，芯片U1的电源端Vcc与直流电源12V电连接；芯片U1的输出端Vout与限流开关电路20的控制端电连接，芯片U1的输出端Vout输出PWM控制信号；芯片U1的接地端GND以及芯片U1的电压反馈端Vfb分别接地；芯片U1的电流取样端Ise通过电阻R2与限流开关电路20电连接，当电流取样端Ise的电压大于1V时，则芯片U1关断PWM控制信号输出，使占控比减小；芯片U1的补偿端Vcomp通过电阻R4与反馈电路40电连接，当补偿端Vcomp的电压小于2.5V时，则芯片U1关断PWM控制信号输出，使占控比减小；芯片U1的参考电压输入端Vref与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端分别与电容C1的一端以及芯片U1的振荡频率输入端RT/CT电连接，电容C1的另一端接地。其中电阻R1和电容C1组成RC回路，可确定PWM控制信号的频率。
优选地，芯片的型号为UC3843。
优选地，限流开关电路20包括MOS管Q1、二极管D1，电容E2、电感L1以及电阻R3，电容E2的正极端与二极管D1的阴极电连接并作为限流开关电路20的输入端与整流桥BD1的正极端电连接，电容E2的负极端通过电感L1与MOS管Q1的漏极电连接，电容二极管D1的阳极与MOS管Q1的漏极电连接，MOS管Q1的栅极作为限流开关电路20的控制端并与控制电路10中的芯片U1输出端Vout电连接，MOS管Q1的源极通过电阻R3接地，同时MOS管Q1的源极与通过电阻R2与芯片U1的电流取样端Ise电连接。本实施中，整流电路60输出DC310V的电压，控制电路10根据芯片U1输出的PWM控制信号时控制MOS管Q1的通断，当MOS管Q1开通时，利用电感L1给电容E2充电。其中，二极管D1为续流二极管，当MOS管Q1关断时，电感L1两端储存的反向电压，经二极管D1给电容E2充电，以减小反向电压对MOS管Q1的影响。
反馈电路40包括光电耦合器TF1、及依次以阳极接阴极的方式串连的稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3、稳压二极管DZ4、稳压二极管DZ5和稳压二极管DZ6，稳压二极管DZ1的阴极与电容E2的正极端电连接，稳压二极管DZ6的阳极通过电阻R5与光电耦合器TF1初级的输入端电连接。光电耦合器TF1的初级输入端通过电阻R4与芯片U1的补偿端Vcomp电连接，光电耦合器TF1的初级输出端接地，光电耦合器TF1的次级输出端与储能电路30的负极端电连接。当电容E2的两端电压大于DC22V时，则稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3、稳压二极管DZ4、稳压二极管DZ5和稳压二极管DZ6反向导通，则光电耦合器TF1导通，使芯片U1补偿端Vcomp的电压降低，则芯片U1输出端Vout控制MOS管Q1的开通时间，使电容E2两端电压保持稳定。
优选地，稳压电路50包括继电器J1、三极管Q2、二极管D3、稳压二极管DZ7以及光电耦合器TF2；继电器J1的开关固定触点与电容E2电连接，继电器J1的常闭开关触点与储能模块电连接，继电器J1的第一线圈触点分别与二极管D3的阴极以及三极管Q2的集电极电连接，继电器J1的第二线圈触点与二极管D3的阳极电连接且接地，三极管Q2的发射极与电源12V的正极电连接，三极管Q2的基极通过电阻R7与光电耦合器TF2的次级输入端电连接，光电耦合器TF2的初级输入端通过电阻R6与稳压二极管DZ7的阳极电连接，光电耦合器TF2的初级输出端与储能模块的负极端电连接，光电耦合器TF2的次级输出端接地，稳压二极管DZ7的阴极与反馈电路40电连接。其中稳压二极管DZ7同时与稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3、稳压二极管DZ4、稳压二极管DZ5和稳压二极管DZ6配合，当芯片U1或MOS管Q1出现损坏失效的情况，使电容E2的电压大于DC240V时，则稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3、稳压二极管DZ4、稳压二极管DZ5、稳压二极管DZ6和稳压二极管DZ7同时导通，使光电耦合器TF2导通，则可驱动三极管Q2导通，则继电器J1得电，使继电器的J1的常闭开关触点断开，使限流开关电路20与储能电路30之间的连接断开，从而避免储能电路30因电压过高而损坏的情况。
储能电路30包括储能电容E3。一般情况下，储能电容E3的正极端可与电容E2的正极端直接电连接，其中，储能电容E3的正极端与电容E2的正极端之间还可连接二极管D2，二极管D2的阳极与电容E2的正极端电连接，二极管D2与储能电容E3的正极端电连接，采用二极管D2可防止储能电容E3反向给电容E2充电的情况。在本实施例中，储能电容E3的正极端和负极端分别与继电器J1的两个常闭开关触点对应连接，而继电器J1的两个开关固定触点分别连接在电容E2的两端，其中电容E2的正极端与开关固定触点之间还连接二极管D2，二极管D2的阳极与电容E2的正极端连接，二极管D2的阴极与开关固定触点连接，即继电器J1控制电容E2与储能电容E3之间连接状态。避免储能电容E3因电容过高而损坏的情况。
参照图5，为本发明应用在永磁开关控制器的一种实施例，其中永磁开关控制器除了储能充放电控制模块还包括开关电源模块、电容电压检测模块、光耦隔离合闸输入模块、光耦隔离分闸输入模块、IGBT双桥放电单元、光耦隔离断路器状态输入模块、CPU、储能指示灯、合位指示灯以及分位指示灯。各模块的连接关系如图5所示，其中交流220V经储能充放电控制模块中的整流电路60的输入端输入，然后储能电路30的输出端分别与IGBT双桥放电单元和电容电压检测模块电连接。
参照图6，为上述永磁开关控制器所连接的永磁开关的结构示意图，其中永磁开关包括主断路器QF、手分联锁、常开辅助开关、激励线圈以及常闭辅助开关组成，其中常开辅助开关包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6；激励线圈包括线圈YA1、线圈YA2、线圈YA3；常闭辅助开关包括开关S7、开关S8、开关S9、开关S10、开关S11、开关S12、开关S13。永磁开关的各部件连接关系可参考图6。其中图6和图5中各自的A1、A2、A3以及A4分别一一对应连接，工作原理为：
交流220V输入到永磁开关控制器，分别通过储能充放电模块对储能电容E3进行充电和通过开关电源模块将交流220V转换为DC5V和DC24V。
通过电容电压检测检测储能电容E3是否充满，并将结果反馈给CPU。
当按下合闸按钮S14或分闸按钮S15时，分别通过光耦隔离合闸输入模块和光耦隔离分闸模块输入给CPU，CPU再通过IGBT双桥放电单元驱动永磁开关的激励线圈。
通过驱动激励线圈而驱使永磁开关主断路器QG闭合，其开关辅助开关闭合，其常闭辅助开关打开。永磁开关控制器通过检测永磁开关第15、16脚即开关S13的开关状态判定，永磁开关处于合位，故CPU驱动合位指示灯亮起。同理，当永磁开关处于分位，永磁开关控制器通过检测永磁开关第15、16脚即开关S13的开关状态判定为分位，故CPU驱动分闸指示灯亮起。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种储能充放电控制模块，其特征在于：包括反馈电路、及依次电连接的控制电路、限流开关电路和储能电路，所述反馈电路的采样端与所述限流开关电路电连接，所述反馈电路的反馈端与所述控制电路电连接。
2.根据权利要求1所述的储能充放电控制模块，其特征在于：还包括串联在所述限流开关电路和所述储能电路之间的稳压电路，所述稳压电路的采样端与所述反馈电路电连接。
3.根据权利要求2所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述稳压电路包括继电器J1、三极管Q2、二极管D3、稳压二极管DZ7以及光电耦合器TF2；所述继电器J1的开关固定触点与所述限流开关电路电连接，所述继电器J1的常闭开关触点与所述储能模块电连接，所述继电器J1的第一线圈触点分别与所述二极管D3的阴极以及所述三极管Q2的集电极电连接，所述继电器J1的第二线圈触点与二极管D3的阳极电连接且接地，所述三极管Q2的发射极与电源12V的正极电连接，所述三极管Q2的基极通过电阻R7与所述光电耦合器TF2的次级输入端电连接，所述光电耦合器TF2的初级输入端通过电阻R6与所述稳压二极管DZ7的阳极电连接，所述稳压二极管DZ7的阴极与反馈电路电连接。
4.根据权利要求1所述的储能充放电控制模块，其特征在于：还包括与所述限流开关电路的输入端电连接的整流电路，所述整流电路的输入端与交流电源电连接。
5.根据权利要求4所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述整流电路包括整流桥BD1以及电容E1，所述整流桥BD1的正极端分别与限流开关电路的输入端以及所述电容E1电连接。
6.根据权利要求1所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述控制电路包括芯片U1，所述芯片U1的输出端Vout与所述限流开关电路的控制端电连接，所述芯片U1的电流取样端Ise通过电阻R2与所述限流开关电路电连接，所述芯片U1的补偿端Vcomp通过电阻R4与反馈电路电连接。
7.根据权利要求6所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述芯片的型号为UC3843。
8.根据权利要求1所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述限流开关电路包括MOS管Q1、二极管D1，电容E2、电感L1以及电阻R3，所述电容E2的正极端与所述二极管D1的阴极电连接并作为限流开关电路的输入端，所述电容E2的负极端通过所述电感L1与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述电容二极管D1的阳极与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述MOS管Q1的栅极与所述控制电路的输出端电连接，所述MOS管Q1的源极分别与所述电阻R3的一端以及所述控制电路电连接，所述电阻R3的另一端接地。
9.根据权利要求1所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述反馈电路包括光电耦合器TF1、及依次以阳极接阴极的方式串连的稳压二极管DZ1、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3、稳压二极管DZ4、稳压二极管DZ5和稳压二极管DZ6，所述稳压二极管DZ1的阴极与所述限流开关电路电连接，所述稳压二极管DZ6的阳极通过电阻R5与所述光电耦合器TF1初级的输入端电连接。
10.根据权利要求1所述的储能充放电控制模块，其特征在于：所述限流开关电路与所述储能电路之间还连接有二极管D2，所述二极管D2的阳极与所述限流开关电路的输出端电连接，所述二极管D2与所述储能电路的输入端电连接。
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