CN112531758A - 一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，包括充电电流和时间控制电路、二倍压整流滤波电路、放电电流和时间控制电路和电压均衡检测电路，当放电时，放电电流和时间控制电路控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电，当充电时，充电电流和时间控制电路控制充电的充电电流大小和时间，二倍压整流滤波电路将母线电压升高，与此同时，电压均衡检测电路实时采集储能器件的总电压以及下端电容组的总电压反馈至单相储能式高压发生器的MCU判定储能器件中的两个电容组的电压是否处于均衡状态，如果不均衡，则进行快速放电；优点是充电电流小，充电时间短，对电网电压稳定性的要求不高，放电时间短，安全性高。

Description

一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路

技术领域

本发明涉及一种自动充放电电路，尤其是涉及一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路。

背景技术

目前市面上的单相储能式高压发生器的储能器件通常采用串联的两个电容组来实现，两个电容组结构相同，均由多个电容采用并联方式连接形成。当前，构成电容组的电容基本采用电解电容和超级电容，且基于成本的考虑，使用电解电容的居多。每个电容组分别具有正极和负极，每个电容组中多个电容的正极并接端作为该电容组的正极，每个电容组中多个电容的负极并接端作为该电容组的负极。将两个电容组分别称为上端电容组和下端电容组，上端电容组的正极作为储能器件的正极，连接在单相储能式高压发生器的母线上，上端电容组的负极和下端电容组的正极连接且其连接端作为储能器件的公共端，下端电容组的负极作为储能器件的负极接地。

现有的单相储能式高压发生器的充放电电路通常由整流电路和大功率电阻构成，大功率电阻并接在储能器件的正极和负极之间，当充电时，市电火线输出端和零线输出端之间输出的交流电通过整流电路整流后对两个电容组进行充电，在放电时通过大功率电阻进行放电。

但是，现有的单相储能式高压发生器的充放电电路存在以下问题：一、充电电流太大，充电时间太长，以致对电网电压稳定性的要求太高；电容组只能被动等待单相储能式高压发生器全部断电后才能放电，由此当电容组电压异常升高时容易导致电压过高而发生***事件，存在安全隐患；三、放电时间在5-10分钟左右，放电时间太长，这样在单相储能式高压发生器发生故障时，可能会导致维修人员触电，存在安全隐患；四、在充电过程中，如果单相储能式高压发生器存在异常，该异常并不能及时被发现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种充电电流小，充电时间短，对电网电压稳定性的要求不高，在电容组电压异常升高以及单相储能式高压发生器人为或者意外断电情况时能够及时放电，放电时间短，能够保证了维修人员的生命安全以及使单相储能式高压发生器的异常能及时被发现，安全性高，保证单相储能式高压发生器正常使用的单相储能式高压发生器的自动充放电电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，包括充电电流和时间控制电路、二倍压整流滤波电路、放电电流和时间控制电路和电压均衡检测电路，所述的充电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端和接地端，所述的二倍压整流滤波电路具有输入端、输出端和接地端，所述的放电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端和接地端，所述的电压均衡检测电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和接地端，所述的充电电流和时间控制电路的输入端与市电的火线输出端连接，所述的充电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发来的充电控制信号Control_1，所述的充电电流和时间控制电路的输出端和所述的二倍压整流滤波电路的输入端连接，当自动充放电电路进入充电状态时，所述的充电电流和时间控制电路的输出端才有信号，且通过该信号限制储能器件的最大充电电流和充电时间，所述的二倍压整流滤波电路的输出端分别与所述的放电电流和时间控制电路的第一输入端、所述的电压均衡检测电路的输入端和储能器件的正极连接，所述的放电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发送的放电控制信号Discharge_Fast，当自动充放电电路进入放电状态时，所述的放电电流和时间控制电路的输入端获取储能器件的放电电流并控制放电电流大小和放电时间，限制最大放电电流在3A以下，放电时间在1分钟以内，不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号发送给MCU，所述的电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接后与市电的零线输出端连接，所述的电压均衡检测电路的第一输入端用于采集储能器件的总电压，所述的电压均衡检测电路的第二输入端用于采集下端电容组的总电压，所述的电压均衡检测电路的第一输出端用于输出与储能器件的总电压对应的总电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，所述的电压均衡检测电路的第二输出端用于输出与下端电容组的总电压对应的下端电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，所述的充电电流和时间控制电路的接地端、所述的二倍压整流滤波电路的接地端，所述的放电电流和时间控制电路的接地端和所述的电压均衡检测电路的接地端均接地.；当放电控制信号Discharge_Fast为有效信号时，所述的自动充放电电路进入放电状态，此时所述的放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电；当充电控制信号Control_1为有效信号时，所述的自动充放电电路进入充电状态，所述的充电电流和时间控制电路控制所述的二倍压整流滤波电路对储能器件进行充电的充电电流大小和时间，所述的二倍压整流滤波电路将单相储能式高压发生器的母线电压升高，与此同时，所述的电压均衡检测电路实时采集储能器件的总电压以及下端电容组的总电压反馈至单相储能式高压发生器的MCU，单相储能式高压发生器的MCU判定储能器件中的两个电容组的电压是否处于均衡状态，如果均衡，则控制所述的自动充放电电路保持当前充电状态不变，如果不均衡，则生成有效的放电控制信号Discharge_Fast发送至所述的放电电流和时间控制电路，使所述的放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电，且不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号给MCU，由此MCU中能够预先存有放电检测信号参考范围，当所述的自动充放电电路处于充电状态时，如果放电检测信号超过参考范围，则表明自动充放电电路中出现了断路或者放电电阻损坏，由此MCU能及时控制自动充放电电路停止充电，使单相储能式高压发生器停止曝光，进行报错。

所述的充电电流和时间控制电路包括第一电容、第一光耦、第一晶闸管、第二晶闸管、第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一二极管、第二二极管和第三二极管，所述的第三二极管为发光二极管，所述的第一电阻的一端为所述的充电电流和时间控制电路的控制端，用于接入充电控制信号Control_1，所述的第一电阻的另一端、所述的第二电阻的一端和所述的第一三极管的基极连接，所述的第二电阻的另一端和所述的第一三极管的发射极连接且其连接端为所述的充电电流和时间控制电路的接地端，所述的充电电流和时间控制电路的接地端接地，所述的第三电阻的一端和所述的第四电阻的一端连接且接入第二直流电源，所述的第三电阻的另一端和所述的第三二极管的阳极连接，所述的第三二极管的阴极、所述的第一光耦的第2脚和所述的第一三极管的集电极连接，所述的第四电阻的另一端和所述的第一光耦的第1脚连接，所述的第五电阻的一端和所述的第一电容的一端连接且其连接端为所述的充电电流和时间控制电路的输入端，用于连接市电的火线输出端，所述的第五电阻的另一端和所述的第六电阻的一端连接，所述的第六电阻的另一端、所述的第一电容的另一端、所述的第一晶闸管的阳极、所述的第二晶闸管的阴极、所述的第二二极管的阳极和所述的第九电阻的一端连接，所述的第一光耦的第6脚、所述的第七电阻的一端和所述的第八电阻的一端连接，所述的第七电阻的另一端、所述的第八电阻的另一端、所述的第二二极管的阴极、所述的第九电阻的另一端和所述的第二晶闸管的控制极连接，所述的第一光耦的第4脚、所述的第一二极管的阴极、所述的第十电阻的一端和所述的第一晶闸管的控制极连接，所述的第一二极管的阳极、所述的第十电阻的另一端、所述的第一晶闸管的阴极和所述的第二晶闸管的阳极连接且其连接端为所述的充电电流和时间控制电路的输出端。该充电电流和时间控制电路中，当接入市电时，第一电容串联在市电的火线输出端，限制后级的二倍压整流滤波电路连接的上端电容组和下端电容组的充电电流在10A以下，充电时间在90秒以内，第五电阻和第六电阻是第一电容的放电电阻，以防设备不使用时第一电容上还存有高压，当充电控制信号Control_1输出高电平时，第一三极管导通，第一光耦的第2脚电位被下拉到接近地电位，此时第三二极管亮起，表明正在充电，第一光耦导通，第一晶闸管在市电交流电的正半周过零导通，第二晶闸管在市电交流电的负半周过零导通，此时充电电流和时间控制电路的输出端输出电信号到二倍压整流滤波电路中，当充电控制信号Control_1输出低电平时，第一三极管截止，第一光耦截止，此时第三二极管熄灭，表明没有充电，第一晶闸管和第二晶闸管截止，充电电流和时间控制电路的输出端没有电信号输出，由此采用简单可靠的电路结构实现充电电流和时间的控制，使充电电流的大小在10A以下，充电时间在90s以内，充电电流小和充电时间短，大大降低了对电网的要求。

所述的二倍压整流滤波电路包括全桥整流桥，所述的全桥整流桥的第2脚和第3脚连接且其连接端为所述的二倍压整流滤波电路的输入端，所述的二倍压整流滤波电路的输入端与所述的充电电流和时间控制电路的输出端连接，所述的全桥整流桥的第1脚为所述的二倍压整流滤波电路的输出端，所述的二倍压整流滤波电路的输出端与储能器件的正极连接，所述的全桥整流桥的第4脚为所述的二倍压整流滤波电路的接地端，所述的二倍压整流滤波电路的接地端接地。

所述的放电电流和时间控制电路包括放电控制模块和放电电流检测模块；所述的放电控制模块包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第一NMOS管、第二三极管、第三三极管和第四二极管；所述的第十一电阻的一端和所述的第十二电阻的一端连接且其连接端为所述的放电控制模块的输入端，所述的第十一电阻的另一端和所述的第一NMOS管的漏极连接，所述的第一NMOS管的栅极、所述的第二十一电阻的一端和所述的第二十电阻的一端连接，所述的第一NMOS管的源极和所述的第二十二电阻的一端连接且其连接端为所述的放电控制模块的输出端，所述的第十二电阻的另一端和所述的第十三电阻的一端连接，所述的第十三电阻的另一端和所述的第十四电阻的一端连接，所述的第十四电阻的另一端和所述的第十五电阻的一端连接，所述的第十五电阻的另一端和所述的第十六电阻的一端连接，所述的第十六电阻的另一端和所述的第十七电阻的一端连接，所述的第十七电阻的另一端和所述的第十八电阻的一端连接，所述的第十八电阻的另一端和所述的第十九电阻的一端连接，所述的第十九电阻的另一端、所述的第二十电阻的另一端、所述的第三三极管的集电极和所述的第四二极管的阴极连接，所述的第三三极管的基极和所述的第二十三电阻的一端连接，所述的第二十三电阻的另一端、所述的第二十四电阻的一端、所述的第二十五电阻的一端和所述的第二三极管的集电极连接，所述的第二十四电阻的另一端与第一直流电源连接，所述的第二三极管的基极、所述的第二十六电阻的一端和所述的第二十七电阻的一端连接，所述的第二十六电阻的另一端为所述的放电控制模块的控制端，所述的第二十二电阻的另一端、所述的第二十一电阻的另一端、所述的第四二极管的阳极、所述的第三三极管的发射极、所述的第二十五电阻的另一端、所述的第二三极管的发射极和所述的第二十七电阻的另一端连接且其连接端为所述的放电控制模块的接地端；所述的放电电流检测模块包括第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第一运算放大器、第五二极管、第二电容、第三电容和第四电容，所述的第五二极管为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，所述的第一运算放大器具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；所述的第二十八电阻的一端为所述的放电电流检测模块的输入端，所述的第二十八电阻的另一端、所述的第五二极管的公共极、所述的第二电容的一端和所述的第一运算放大器的正相输入端连接，所述的第五二极管的阴极接入第一直流电源，所述的第一运算放大器的反相输入端、所述的第二十九电阻的一端和所述的第三十电阻的一端连接，所述的第三十电阻的另一端、所述的第一运算放大器的输出端和所述的第三十一电阻的一端连接，所述的第三十一电阻的另一端和所述的第四电容的一端连接且其连接端为所述的放电电流检测模块的输出端，所述的第一运算放大器的电源端和所述的第三电容的一端连接且接入第一直流电源，所述的第三电容的另一端、所述的第五二极管的阳极、所述的第二电容的另一端、所述的第二十九电阻的另一端、所述的第四电容的另一端和所述的第一运算放大器的接地端连接且其连接端为所述的放电电流检测模块的接地端；所述的放电控制模块的输入端作为所述的放电电流和时间控制电路的输入端，所述的放电电流和时间控制电路的输入端与所述的二倍压整流滤波电路的输出端连接，所述的放电控制模块的输出端与所述的放电电流检测模块的输入端连接，所述的放电控制模块的控制端作为所述的放电电流和时间控制电路的控制端，所述的放电电流和时间控制电路的控制端与所述的单相储能式高压发生器的MCU连接，接入所述的单相储能式高压发生器的MCU输出的放电控制信号Discharge_Fast；所述的放电电流检测模块的输出端作为所述的放电电流和时间控制电路的输出端，所述的放电电流和时间控制电路的输出端与所述的单相储能式高压发生器的MCU连接，将放电检测信号发送给MCU，所述的放电控制模块的接地端与所述的放电电流检测模块的接地端连接且其连接端为所述的放电电流和时间控制电路的接地端，所述的放电电流和时间控制电路的接地端接地。该放电电流和时间控制电路中，当单相储能式高压发生器的电源还在时，即第一直流电源VCC1和第二直流电源VCC2都稳定在额定值时，当放电控制信号Discharge_Fast输出高电平时，第二三极管导通，第二三极管的集电极电位被下拉到接近地电位，导致第三三极管截止，上端电容组CX1的正极电压(即母线电压)通过第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第四二极管(稳压二极管)，使得第四二极管的电压稳定在稳压额定值，第一NMOS管导通，母线电压通过第十一电阻进行快速放电，同时第二十二电阻采集放电电流的大小，限制最大放电电流在3A以下，放电时间在1分钟以内，再通过第二十八电阻、第五二极管和第二电容输入到第一运算放大器的同相输入端，第一运算放大器构成同相放大电路，再将放大后的信号通过第三十一电阻和第四电容组成的低通滤波电路输入到MCU中，完成放电检测信号的输出，当放电控制信号Discharge_Fast输出低电平时，第二三极管截止，第三三极管导通，第三三极管的集电极电位被下拉到接近地电位，第一NMOS管截止，母线电压不能通过第十一电阻快速放电，当单相储能式高压发生器意外断电或者人为断电，即第一直流电源VCC1和第二直流电源VCC2都为0时，第三三极管和第二三极管都截止，由于电容的电压不能突变，前期第四二极管的电压将稳定在稳压额定值，第一NMOS管导通，母线电压通过第十一电阻快速放电，由于此时单相储能式高压发生器的弱电***没有电压，故不能对放电电流的大小进行采样，当母线电压跌落到一定值时，使得第二二极管无法稳压且第一NMOS管不再导通时，母线电压也可通过第二十电阻R20和第二十一电阻R21进行缓慢放电，但是此时的电压已不再能威胁人身安全，由此该放电电流和时间控制电路控制放电电流在3A以下，放电时间在60s以内，相比于很多设备的5分钟和10分钟放电时间来说，大大降低了放电时间，这样在设备发生故障时，维修人员从拆除设备到能接触到高压部分的时间过去，就已经放电完成，大大保证了维修人员的生命安全。

所述的电压均衡检测电路包括用于检测储能器件总电压的母线电压检测电路和用于检测下端电容组电压的下端电容电压检测电路；所述的母线电压检测电路包括第三十二电阻、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第三十八电阻、第三十九电阻、第四十电阻、第四十一电阻、第四十二电阻、第六二极管、第五电容、第六电容、第七电容和第二运算放大器，所述的第六二极管为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，所述的第二运算放大器具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；所述的第三十二电阻的一端为所述的母线电压检测电路的输入端，所述的第三十二电阻的另一端和所述的第三十三电阻的一端连接，所述的第三十三电阻的另一端和所述的第三十四电阻的一端连接，所述的第三十四电阻的另一端和所述的第三十五电阻的一端连接，所述的第三十五电阻的另一端和所述的第三十六电阻的一端连接，所述的第三十六电阻的另一端和所述的第三十七电阻的一端连接，所述的第三十七电阻的另一端和所述的第三十八电阻的一端连接，所述的第三十八电阻的另一端和所述的第三十九电阻的一端连接，所述的第三十九电阻的另一端、所述的第四十电阻的一端和所述的第四十一电阻的一端连接，所述的第四十一电阻的另一端、所述的第六二极管的公共极、所述的第五电容的一端和所述的第二运算放大器的正相输入端连接，所述的第六二极管的阴极接入第一直流电源，所述的第二运算放大器的反相输入端、所述的第二运算放大器的输出端和所述的第四十二电阻的一端连接，所述的第二运算放大器的电源端和所述的第六电容的一端连接且接入第一直流电源，所述的第四十二电阻的另一端和所述的第七电容的一端连接，且其连接端为所述的母线电压检测电路的输出端，所述的第六电容的另一端、所述的第七电容的另一端、所述的第二运算放大器的接地端、所述的第六二极管的阳极、所述的第五电容的另一端和所述的第四十电阻的另一端连接且其连接端为所述的母线电压检测电路的接地端；所述的下端电容电压检测电路包括第四十三电阻、第四十四电阻、第四十五电阻、第四十六电阻、第四十七电阻、第四十八电阻、第四十九电阻、第七二极管、第八电容、第九电容、第十电容和第三运算放大器；所述的第七二极管为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，所述的第三运算放大器具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；所述的第四十三电阻的一端为所述的下端电容电压检测电路的输入端，所述的第四十三电阻的另一端和所述的第四十四电阻的一端连接，所述的第四十四电阻的另一端和所述的第四十五电阻的一端连接，所述的第四十五电阻的另一端和所述的第四十六电阻的一端连接，所述的第四十六电阻的另一端、所述的第四十七电阻的一端和所述的第四十八电阻的一端连接，所述的第四十八电阻的另一端、所述的第七二极管的公共极、所述的第八电容的一端和所述的第三运算放大器的正相输入端连接，所述的第七二极管的阴极接入第一直流电源，所述的第三运算放大器的反相输入端、所述的第三运算放大器的输出端和所述的第四十九电阻的一端连接，所述的第三运算放大器的电源端和所述的第九电容的一端连接且接入第一直流电源，所述的第四十九电阻的另一端和所述的第十电容的一端连接，且其连接端为所述的下端电容电压检测电路的输出端，所述的第七二极管的阳极、所述的第八电容的另一端、所述的第九电容的另一端、所述的第十电容的另一端、所述的第三运算放大器的接地端和所述的第四十七电阻的另一端连接且其连接端为所述的下端电容电压检测电路的接地端；所述的母线电压检测电路的输入端作为所述的电压均衡检测电路的第一输入端，所述的电压均衡检测电路的第一输入端与所述的二倍压整流滤波电路的输出端连接，所述的下端电容电压检测电路的输入端作为所述的电压均衡检测电路的第二输入端，所述的电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接，所述的母线电压检测电路的接地端和所述的下端电容电压检测电路的接地端连接且其连接端为所述的电压均衡检测电路的接地端，所述的母线电压检测电路的输出端ADC2_CAP作为所述的电压均衡检测电路的第一输出端，所述的下端电容电压检测电路的输出端ADC3_CAP作为所述的电压均衡检测电路的第二输出端。该电压均衡检测电路，第三十二电阻、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第三十八电阻、第三十九电阻和第四十电阻对上端电容组CX1和下端电容组CX2的总电压进行分压，再经过第四十一电阻、第六二极管和第五电容输入到第二运放的同相输入端，第二运放构成电压跟随器，再通过第四十二电阻和第七电容组成的低通滤波电路输入到MCU，实现储能电器总电压监测，第四十三电阻、第四十四电阻、第四十五电阻、第四十六电阻和第四十七电阻对下端电容组的电压进行分压，再通过第四十八电阻、第七二极管和第八电容输入到第三运放的同相输入端，第三运放构成电压跟随器，再通过第四十九电阻和第十电容组成的低通滤波电路输入到MCU，实现下端电容组电压监测，由此在上端电容组CX1和下端电容组CX2充电的过程中，当上端电容组CX1或者下端电容组CX2中某个电容的损坏、电网的波动和污染或者其他意外情况导致上端电容组CX1和下端电容组CX2两端的电压不再均衡，此时二者的电压会一个高一个低，高的电压有可能会超过电容的额定电压，在使用条件比较恶劣的环境中，比如高温度、高湿度、高海拔和高污染等，电容可能会发生短路、击穿或者***等严重损害人身安全和机器寿命的现象时，电压均衡检测电路通过实时检测上端电容组CX1和下端电容组CX2的总电压和下端电容组的电压反馈至MCU，通过MCU及时控制充放电电路进行快速放电，保证人身安全和器械的正常使用。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过充电电流和时间控制电路、二倍压整流滤波电路、放电电流和时间控制电路和电压均衡检测电路构建单相储能式高压发生器的自动充放电电路，充电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端和接地端，二倍压整流滤波电路具有输入端、输出端和接地端，放电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端和接地端，电压均衡检测电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和接地端，充电电流和时间控制电路的输入端与市电的火线输出端连接，充电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发来的充电控制信号Control_1，充电电流和时间控制电路的输出端和二倍压整流滤波电路的输入端连接，当自动充放电电路进入充电状态时，充电电流和时间控制电路的输出端才有信号，且通过该信号限制储能器件的最大充电电流和充电时间，二倍压整流滤波电路的输出端分别与放电电流和时间控制电路的第一输入端、电压均衡检测电路的输入端和储能器件的正极连接，放电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发送的放电控制信号Discharge_Fast，当自动充放电电路进入放电状态时，放电电流和时间控制电路的输入端获取储能器件的放电电流并控制放电电流大小和放电时间，限制最大放电电流在3A以下，放电时间在1分钟以内，不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号发送给MCU，电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接后与市电的零线输出端连接，电压均衡检测电路的第一输入端采集储能器件的总电压，电压均衡检测电路的第二输入端采集下端电容组的总电压，电压均衡检测电路在其第一输出端输出与储能器件的总电压对应的总电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，在其第二输出端输出与下端电容组的总电压对应的下端电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，充电电流和时间控制电路的接地端、二倍压整流滤波电路的接地端，放电电流和时间控制电路的接地端和电压均衡检测电路的接地端均接地；当放电控制信号Discharge_Fast为有效信号时，自动充放电电路进入放电状态，此时放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电；当充电控制信号Control_1为有效信号时，自动充放电电路进入充电状态，充电电流和时间控制电路控制二倍压整流滤波电路对储能器件进行充电的充电电流大小和时间，二倍压整流滤波电路将单相储能式高压发生器的母线电压升高，与此同时，电压均衡检测电路实时采集储能器件的总电压以及下端电容组的总电压反馈至单相储能式高压发生器的MCU，单相储能式高压发生器的MCU判定储能器件中的两个电容组的电压是否处于均衡状态，如果均衡，则控制自动充放电电路保持当前充电状态不变，如果不均衡，则生成有效的放电控制信号Discharge_Fast发送至放电电流和时间控制电路，使放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电，且不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号给MCU，由此MCU中能够预先存有放电检测信号参考范围，当自动充放电电路处于充电状态时，如果放电检测信号超过参考范围，则表明自动充放电电路中出现了断路或者放电电阻损坏，由此MCU能及时控制自动充放电电路停止充电，使单相储能式高压发生器停止曝光，进行报错；由此本发明充电电流的大小在10A以下，充电时间在90s以内，充电电流小和充电时间短，对电网要求不高，大大降低了对电网的要求，在电容组电压异常升高以及单相储能式高压发生器人为或者意外断电情况时能够及时放电，由此可以自动控制放电的时刻，无需额外控制，大大提升了放电的灵活性，更能保证人身和器械的安全，且采用单相储能式高压发生器本身自带的MCU作为数据处理和控制器件，大大降低了成本和空间，放电电流在3A以下，放电时间在60s以内，相比于很多设备的5分钟和10分钟放电时间来说，大大降低了放电时间，这样在设备发生故障时，维修人员从拆除设备到能接触到高压部分的时间过去，就已经放电完成，大大保证了维修人员的生命安全，且在充电过程中实时采集母线电压和下端电容组电压，时刻比较上端电容组和下端电容组的电压值是否均衡，基于比较结果决定是否进行快速放电，保证人身安全和器械的正常使用。

附图说明

图1为本发明的单相储能式高压发生器的自动充放电电路的结构原理框架图；

图2为本发明的单相储能式高压发生器的自动充放电电路的充电电流和时间控制电路的电路图；

图3为本发明的单相储能式高压发生器的自动充放电电路的二倍压整流滤波电路和放电控制模块的电路图；

图4为本发明的单相储能式高压发生器的自动充放电电路的放电电流检测模块的电路图；

图5为本发明的单相储能式高压发生器的自动充放电电路的电压均衡检测电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：如图1所示，一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，包括充电电流和时间控制电路、二倍压整流滤波电路、放电电流和时间控制电路和电压均衡检测电路，充电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端AC_L2和接地端，二倍压整流滤波电路具有输入端、输出端CAP_P和接地端，放电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端ADC1_CAP和接地端，电压均衡检测电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端ADC2_CAP、第二输出端ADC3_CAP和接地端，充电电流和时间控制电路的输入端与市电的火线输出端AC_L连接，充电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发来的充电控制信号Control_1，充电电流和时间控制电路的输出端AC_L2和二倍压整流滤波电路的输入端连接，当自动充放电电路进入充电状态时，充电电流和时间控制电路的输出端才有信号，且通过该信号限制储能器件的最大充电电流和充电时间，二倍压整流滤波电路的输出端CAP_P分别与放电电流和时间控制电路的第一输入端、电压均衡检测电路的输入端和储能器件的正极连接，放电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发送的放电控制信号Discharge_Fast，当自动充放电电路进入放电状态时，放电电流和时间控制电路的输入端获取储能器件的放电电流并控制放电电流大小和放电时间，限制最大放电电流在3A以下，放电时间在1分钟以内，不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号发送给MCU，电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接后与市电的零线输出端连接，电压均衡检测电路的第一输入端采集储能器件的总电压，电压均衡检测电路的第二输入端采集下端电容组的总电压，电压均衡检测电路在其第一输出端ADC2_CAP输出与储能器件的总电压对应的总电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，在其第二输出端ADC3_CAP输出与下端电容组的总电压对应的下端电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，充电电流和时间控制电路的接地端、二倍压整流滤波电路的接地端，放电电流和时间控制电路的接地端和电压均衡检测电路的接地端均接地DGND.；当放电控制信号Discharge_Fast为有效信号时，所述的自动充放电电路进入放电状态，此时所述的放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电；当充电控制信号Control_1为有效信号时，所述的自动充放电电路进入充电状态，所述的充电电流和时间控制电路控制所述的二倍压整流滤波电路对储能器件进行充电的充电电流大小和时间，所述的二倍压整流滤波电路将单相储能式高压发生器的母线电压升高，与此同时，所述的电压均衡检测电路实时采集储能器件的总电压以及下端电容组的总电压反馈至单相储能式高压发生器的MCU，单相储能式高压发生器的MCU判定储能器件中的两个电容组的电压是否处于均衡状态，如果均衡，则控制所述的自动充放电电路保持当前充电状态不变，如果不均衡，则生成有效的放电控制信号Discharge_Fast发送至所述的放电电流和时间控制电路，使所述的放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电，且不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号给MCU，由此MCU中能够预先存有放电检测信号参考范围，当所述的自动充放电电路处于充电状态时，如果放电检测信号超过参考范围，则表明自动充放电电路中出现了断路或者放电电阻损坏，由此MCU能及时控制自动充放电电路停止充电，使单相储能式高压发生器停止曝光，进行报错。

如图2所示，本实施例中，充电电流和时间控制电路包括第一电容C1、型号为MOC3023的第一光耦U1、第一晶闸管TR1、第二晶闸管TR2、第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3，第三二极管D3为发光二极管，第一电阻R1的一端为充电电流和时间控制电路的控制端，用于接入充电控制信号Control_1，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端和第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2的另一端和第一三极管Q1的发射极连接且其连接端为充电电流和时间控制电路的接地端，充电电流和时间控制电路的接地端接地，第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接且接入第二直流电源VCC2，第三电阻R3的另一端和第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极、第一光耦U1的第2脚和第一三极管Q1的集电极连接，第四电阻R4的另一端和第一光耦U1的第1脚连接，第五电阻R5的一端和第一电容C1的一端连接且其连接端为充电电流和时间控制电路的输入端AC_L，用于连接市电的火线输出端AC_L，第五电阻R5的另一端和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端、第一电容C1的另一端、第一晶闸管TR1的阳极、第二晶闸管TR2的阴极、第二二极管D2的阳极和第九电阻R9的一端连接，第一光耦U1的第6脚、第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端连接，第七电阻R7的另一端、第八电阻R8的另一端、第二二极管D2的阴极、第九电阻R9的另一端和第二晶闸管TR2的控制极连接，第一光耦U1的第4脚、第一二极管D1的阴极、第十电阻R10的一端和第一晶闸管TR1的控制极连接，第一二极管D1的阳极、第十电阻R10的另一端、第一晶闸管TR1的阴极和第二晶闸管TR2的阳极连接且其连接端为充电电流和时间控制电路的输出端AC_L2。

如图3所示，本实施例中，二倍压整流滤波电路包括全桥整流桥Db，全桥整流桥Db的第2脚和第3脚连接且其连接端为二倍压整流滤波电路的输入端，二倍压整流滤波电路的输入端与充电电流和时间控制电路的输出端AC_L2连接，全桥整流桥Db的第1脚为二倍压整流滤波电路的输出端，二倍压整流滤波电路的输出端与储能器件的正极连接，全桥整流桥Db的第4脚为二倍压整流滤波电路的接地端，二倍压整流滤波电路的接地端接地。

本实施例中，放电电流和时间控制电路包括放电控制模块和放电电流检测模块；如图3所示，放电控制模块包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第一NMOS管M1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四二极管D4；第十一电阻R11的一端和第十二电阻R12的一端连接且其连接端为放电控制模块的输入端，第十一电阻R11的另一端和第一NMOS管M1的漏极连接，第一NMOS管M1的栅极、第二十一电阻R21的一端和第二十电阻R20的一端连接，第一NMOS管M1的源极和第二十二电阻R22的一端连接且其连接端为放电控制模块的输出端ADC1，第十二电阻R12的另一端和第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端和第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的另一端和第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端和第十六电阻R16的一端连接，第十六电阻R16的另一端和第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端和第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端和第十九电阻R19的一端连接，第十九电阻R19的另一端、第二十电阻R20的另一端、第三三极管Q3的集电极和第四二极管D4的阴极连接，第三三极管Q3的基极和第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端、第二十四电阻R24的一端、第二十五电阻R25的一端和第二三极管Q2的集电极连接，第二十四电阻R24的另一端与第一直流电源VCC1连接，第二三极管Q2的基极、第二十六电阻R26的一端和第二十七电阻R27的一端连接，第二十六电阻R26的另一端为放电控制模块的控制端，第二十二电阻R22的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第四二极管D4的阳极、第三三极管Q3的发射极、第二十五电阻R25的另一端、第二三极管Q2的发射极和第二十七电阻R27的另一端连接且其连接端为放电控制模块的接地端；如图4所示，放电电流检测模块包括第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第一运算放大器U2、第五二极管D5、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，第五二极管D5为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，第一运算放大器U2具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；第二十八电阻R28的一端为放电电流检测模块的输入端，第二十八电阻R28的另一端、第五二极管D5的公共极、第二电容C2的一端和第一运算放大器U2的正相输入端连接，第五二极管D5的阴极接入第一直流电源VCC1，第一运算放大器U2的反相输入端、第二十九电阻R29的一端和第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端、第一运算放大器U2的输出端和第三十一电阻R31的一端连接，第三十一电阻R31的另一端和第四电容C4的一端连接且其连接端为放电电流检测模块的输出端，第一运算放大器U2的电源端和第三电容C3的一端连接且接入第一直流电源VCC1，第三电容C3的另一端、第五二极管D5的阳极、第二电容C2的另一端、第二十九电阻R29的另一端、第四电容C4的另一端和第一运算放大器U2的接地端连接且其连接端为放电电流检测模块的接地端；放电控制模块的输入端作为放电电流和时间控制电路的输入端，放电电流和时间控制电路的输入端与二倍压整流滤波电路的输出端连接，放电控制模块的输出端与放电电流检测模块的输入端连接，放电控制模块的控制端作为放电电流和时间控制电路的控制端，放电电流和时间控制电路的控制端与单相储能式高压发生器的MCU连接，接入单相储能式高压发生器的MCU输出的放电控制信号Discharge_Fast；放电电流检测模块的输出端作为放电电流和时间控制电路的输出端ADC1_CAP，放电电流和时间控制电路的输出端与单相储能式高压发生器的MCU连接，将放电检测信号发送给MCU，放电控制模块的接地端与放电电流检测模块的接地端连接且其连接端为放电电流和时间控制电路的接地端，放电电流和时间控制电路的接地端接地。

如图5所示，本实施例中，电压均衡检测电路包括用于检测储能器件总电压的母线电压检测电路和用于检测下端电容组电压的下端电容电压检测电路；母线电压检测电路包括第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第六二极管D6、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第二运算放大器U3，第六二极管D6为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，第二运算放大器U3具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；第三十二电阻R32的一端为母线电压检测电路的输入端，第三十二电阻R32的另一端和第三十三电阻R33的一端连接，第三十三电阻R33的另一端和第三十四电阻R34的一端连接，第三十四电阻R34的另一端和第三十五电阻R35的一端连接，第三十五电阻R35的另一端和第三十六电阻R36的一端连接，第三十六电阻R36的另一端和第三十七电阻R37的一端连接，第三十七电阻R37的另一端和第三十八电阻R38的一端连接，第三十八电阻R38的另一端和第三十九电阻R39的一端连接，第三十九电阻R39的另一端、第四十电阻R40的一端和第四十一电阻R41的一端连接，第四十一电阻R41的另一端、第六二极管D6的公共极、第五电容C5的一端和第二运算放大器U3的正相输入端连接，第六二极管D6的阴极接入第一直流电源VCC1，第二运算放大器U3的反相输入端、第二运算放大器U3的输出端和第四十二电阻R42的一端连接，第二运算放大器U3的电源端和第六电容C6的一端连接且接入第一直流电源VCC1，第四十二电阻R42的另一端和第七电容C7的一端连接，且其连接端为母线电压检测电路的输出端ADC2_CAP，第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第二运算放大器U3的接地端、第六二极管D6的阳极、第五电容C5的另一端和第四十电阻R40的另一端连接且其连接端为母线电压检测电路的接地端；下端电容电压检测电路包括第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十五电阻R45、第四十六电阻R46、第四十七电阻R47、第四十八电阻R48、第四十九电阻R49、第七二极管D7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10和第三运算放大器U4；第七二极管D7为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，第三运算放大器U4具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；第四十三电阻R43的一端为下端电容电压检测电路的输入端，第四十三电阻R43的另一端和第四十四电阻R44的一端连接，第四十四电阻R44的另一端和第四十五电阻R45的一端连接，第四十五电阻R45的另一端和第四十六电阻R46的一端连接，第四十六电阻R46的另一端、第四十七电阻R47的一端和第四十八电阻R48的一端连接，第四十八电阻R48的另一端、第七二极管D7的公共极、第八电容C8的一端和第三运算放大器U4的正相输入端连接，第七二极管D7的阴极接入第一直流电源VCC1，第三运算放大器U4的反相输入端、第三运算放大器U4的输出端和第四十九电阻R49的一端连接，第三运算放大器U4的电源端和第九电容C9的一端连接且接入第一直流电源VCC1，第四十九电阻R49的另一端和第十电容C10的一端连接，且其连接端为下端电容电压检测电路的输出端ADC3_CAP，第七二极管D7的阳极、第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端、第十电容C10的另一端、第三运算放大器U4的接地端和第四十七电阻R47的另一端连接且其连接端为下端电容电压检测电路的接地端；母线电压检测电路的输入端作为电压均衡检测电路的第一输入端，电压均衡检测电路的第一输入端与二倍压整流滤波电路的输出端连接，下端电容电压检测电路的输入端作为电压均衡检测电路的第二输入端，电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接，母线电压检测电路的接地端和下端电容电压检测电路的接地端连接且其连接端为电压均衡检测电路的接地端，母线电压检测电路的输出端ADC2_CAP作为电压均衡检测电路的第一输出端，下端电容电压检测电路的输出端ADC3_CAP作为电压均衡检测电路的第二输出端。

本实施例中，第二直流电源VCC2为第一光耦U1供电，提供其工作电压，能够从与市电连接AC-DC电源模块处获取，第一直流电源VCC1能够从与第二直流电源VCC2连接的BUCK型开关电源电路获取，第一直流电源VCC1为第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第三运算放大器U4、第二三极管Q2和第三三极管Q3供电。本发明的单相储能式高压发生器的自动充放电电路中各电路结构的工作过程如下所述：

当接入市电时，充电电流和时间控制电路中的第一电容C1串联在市电的火线输出端，限制后级的二倍压整流滤波电路连接的上端电容组CX1和下端电容组CX2的充电电流在10A以下，充电时间在90秒以内，第五电阻R5和第六电阻R6是第一电容C1的放电电阻，以防设备不使用时第一电容C1上还存有高压，当充电控制信号Control_1输出高电平时，第一三极管Q1导通，第一光耦U1的第2脚电位被下拉到接近地电位，此时第三二极管D3亮起，表明正在充电，第一光耦U1导通，第一晶闸管TR1在市电交流电的正半周过零导通，第二晶闸管TR2在市电交流电的负半周过零导通，此时充电电流和时间控制电路的输出端AC_L2输出电信号到二倍压整流滤波电路中，当充电控制信号Control_1输出低电平时，第一三极管Q1截止，第一光耦U1截止，此时第三二极管D3熄灭，表明没有充电，第一晶闸管TR1和第二晶闸管TR2截止，充电电流和时间控制电路的输出端AC_L2没有电信号输出。

当充电控制信号Control_1输出高电平开始充电时，充电电流和时间控制电路的输出端AC_L2输出电信号，在市电交流电的正半周时通过全桥整流桥Db的第2脚和第3脚分流对上端电容组CX1进行充电，减少全桥整流桥Db的电流应力，在市电交流电的负半周时，市电交流电的零线输出端AC_N对下端电容组CX2进行充电，通过全桥整流桥Db的第4脚再分流到其第2脚和第3脚，最后回到二倍压整流滤波电路的输入端，由此实现是标准二倍压整流滤波功能，使储能器件的正极的直流电压最后会达到680V左右。

当单相储能式高压发生器的电源还在时，即第一直流电源VCC1和第二直流电源VCC2都稳定在额定值时，当放电控制信号Discharge_Fast输出高电平时，第二三极管Q2导通，第二三极管Q2的集电极电位被下拉到接近地电位，导致第三三极管Q3截止。上端电容组CX1的正极电压(即母线电压)通过第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第四二极管D4(稳压二极管)，使得第四二极管D4的电压稳定在稳压额定值，第一NMOS管M1导通，母线电压通过第十一电阻R11进行快速放电，同时第二十二电阻R22采集放电电流的大小，限制最大放电电流在3A以下，放电时间在1分钟以内，再通过第二十八电阻R28、第五二极管D5和第二电容C2输入到第一运算放大器U2的同相输入端，第一运算放大器U2构成同相放大电路，再将放大后的信号通过第三十一电阻R31和第四电容C4组成的低通滤波电路输入到MCU中，完成放电检测信号的输出，当放电控制信号Discharge_Fast输出低电平时，第二三极管Q2截止，第三三极管Q3导通，第三三极管Q3的集电极电位被下拉到接近地电位，第一NMOS管M1截止，母线电压不能通过第十一电阻R11快速放电。当单相储能式高压发生器意外断电或者人为断电，即第一直流电源VCC1和第二直流电源VCC2都为0时，第三三极管Q3和第二三极管Q2都截止，由于电容的电压不能突变，前期第四二极管D4的电压将稳定在稳压额定值，第一NMOS管M1导通，母线电压通过第十一电阻R11快速放电，由于此时单相储能式高压发生器的弱电***没有电压，故不能对放电电流的大小进行采样，当母线电压跌落到一定值时，使得第二二极管D4无法稳压且第一NMOS管不再导通时，母线电压也可通过第二十电阻R20和第二十一电阻R21进行缓慢放电，但是此时的电压已不再能威胁人身安全。

在上端电容组CX1和下端电容组CX2充电的过程中，由于上端电容组CX1或者下端电容组CX2中某个电容的损坏、电网的波动和污染或者其他意外情况导致上端电容组CX1和下端电容组CX2两端的电压不再均衡，此时二者的电压会一个高一个低，高的电压有可能会超过电容的额定电压，在使用条件比较恶劣的环境中，比如高温度、高湿度、高海拔和高污染等，电容可能会发生短路、击穿或者***的现象，严重损害人身安全和机器寿命。本发明的电压均衡检测电路通过实时检测上端电容组CX1和下端电容组CX2的总电压和下端电容组CX2的电压来避免上述问题。电压均衡检测电路中，第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39和第四十电阻R40对CX1和CX2的总电压进行分压，再第四十一电阻R41、第六二极管D6和第五电容C5输入到第二运放U3的同相输入端，第二运放U3构成电压跟随器，再通过第四十二电阻R42和第七电容C7组成的低通滤波电路输入到MCU，实现储能电器总电压监测，第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十五电阻R45、第四十六电阻R46和第四十七电阻R47对下端电容组CX2的电压进行分压，再通过第四十八电阻R48、第七二极管D7和第八电容C8输入到第三运放U4的同相输入端，第三运放U4构成电压跟随器，再通过第四十九电阻R49和第十电容C10组成的低通滤波电路输入到MCU，实现下端电容组电压监测。

Claims (5)

1.一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，其特征在于包括充电电流和时间控制电路、二倍压整流滤波电路、放电电流和时间控制电路和电压均衡检测电路，所述的充电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端和接地端，所述的二倍压整流滤波电路具有输入端、输出端和接地端，所述的放电电流和时间控制电路具有输入端、控制端、输出端和接地端，所述的电压均衡检测电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和接地端，所述的充电电流和时间控制电路的输入端与市电的火线输出端连接，所述的充电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发来的充电控制信号Control_1，所述的充电电流和时间控制电路的输出端和所述的二倍压整流滤波电路的输入端连接，当自动充放电电路进入充电状态时，所述的充电电流和时间控制电路的输出端才有信号，且通过该信号限制储能器件的最大充电电流和充电时间，所述的二倍压整流滤波电路的输出端分别与所述的放电电流和时间控制电路的第一输入端、所述的电压均衡检测电路的输入端和储能器件的正极连接，所述的放电电流和时间控制电路的控制端用于接收单相储能式高压发生器的MCU发送的放电控制信号Discharge_Fast，当自动充放电电路进入放电状态时，所述的放电电流和时间控制电路的输入端获取储能器件的放电电流并控制放电电流大小和放电时间，限制最大放电电流在3A以下，放电时间在1分钟以内，不管所述的自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号发送给MCU，所述的电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接后与市电的零线输出端连接，所述的电压均衡检测电路的第一输入端用于采集储能器件的总电压，所述的电压均衡检测电路的第二输入端用于采集下端电容组的总电压，所述的电压均衡检测电路的第一输出端用于输出与储能器件的总电压对应的总电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，所述的电压均衡检测电路的第二输出端用于输出与下端电容组的总电压对应的下端电压检测信号至单相储能式高压发生器的MCU中，所述的充电电流和时间控制电路的接地端、所述的二倍压整流滤波电路的接地端，所述的放电电流和时间控制电路的接地端和所述的电压均衡检测电路的接地端均接地.；当放电控制信号Discharge_Fast为有效信号时，所述的自动充放电电路进入放电状态，此时所述的放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电；当充电控制信号Control_1为有效信号时，所述的自动充放电电路进入充电状态，所述的充电电流和时间控制电路控制所述的二倍压整流滤波电路对储能器件进行充电的充电电流大小和时间，所述的二倍压整流滤波电路将单相储能式高压发生器的母线电压升高，与此同时，所述的电压均衡检测电路实时采集储能器件的总电压以及下端电容组的总电压反馈至单相储能式高压发生器的MCU，单相储能式高压发生器的MCU判定储能器件中的两个电容组的电压是否处于均衡状态，如果均衡，则控制所述的自动充放电电路保持当前充电状态不变，如果不均衡，则生成有效的放电控制信号Discharge_Fast发送至所述的放电电流和时间控制电路，使所述的放电电流和时间控制电路开始工作，控制储能器件的放电电流和时间，对储能器件进行快速放电，且不管自动充放电电路进入充电状态还是放电状态，所述的放电电流和时间控制电路的输出端输出对应的放电检测信号给MCU，由此MCU中能够预先存有放电检测信号参考范围，当所述的自动充放电电路处于充电状态时，如果放电检测信号超过参考范围，则表明自动充放电电路中出现了断路或者放电电阻损坏，由此MCU能及时控制自动充放电电路停止充电，使单相储能式高压发生器停止曝光，进行报错。

2.根据权利要求1所述的一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，其特征在于所述的充电电流和时间控制电路包括第一电容、第一光耦、第一晶闸管、第二晶闸管、第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一二极管、第二二极管和第三二极管，所述的第三二极管为发光二极管，所述的第一电阻的一端为所述的充电电流和时间控制电路的控制端，用于接入充电控制信号Control_1，所述的第一电阻的另一端、所述的第二电阻的一端和所述的第一三极管的基极连接，所述的第二电阻的另一端和所述的第一三极管的发射极连接且其连接端为所述的充电电流和时间控制电路的接地端，所述的充电电流和时间控制电路的接地端接地，所述的第三电阻的一端和所述的第四电阻的一端连接且接入第二直流电源，所述的第三电阻的另一端和所述的第三二极管的阳极连接，所述的第三二极管的阴极、所述的第一光耦的第2脚和所述的第一三极管的集电极连接，所述的第四电阻的另一端和所述的第一光耦的第1脚连接，所述的第五电阻的一端和所述的第一电容的一端连接且其连接端为所述的充电电流和时间控制电路的输入端，用于连接市电的火线输出端，所述的第五电阻的另一端和所述的第六电阻的一端连接，所述的第六电阻的另一端、所述的第一电容的另一端、所述的第一晶闸管的阳极、所述的第二晶闸管的阴极、所述的第二二极管的阳极和所述的第九电阻的一端连接，所述的第一光耦的第6脚、所述的第七电阻的一端和所述的第八电阻的一端连接，所述的第七电阻的另一端、所述的第八电阻的另一端、所述的第二二极管的阴极、所述的第九电阻的另一端和所述的第二晶闸管的控制极连接，所述的第一光耦的第4脚、所述的第一二极管的阴极、所述的第十电阻的一端和所述的第一晶闸管的控制极连接，所述的第一二极管的阳极、所述的第十电阻的另一端、所述的第一晶闸管的阴极和所述的第二晶闸管的阳极连接且其连接端为所述的充电电流和时间控制电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，其特征在于所述的二倍压整流滤波电路包括全桥整流桥，所述的全桥整流桥的第2脚和第3脚连接且其连接端为所述的二倍压整流滤波电路的输入端，所述的二倍压整流滤波电路的输入端与所述的充电电流和时间控制电路的输出端连接，所述的全桥整流桥的第1脚为所述的二倍压整流滤波电路的输出端，所述的二倍压整流滤波电路的输出端与储能器件的正极连接，所述的全桥整流桥的第4脚为所述的二倍压整流滤波电路的接地端，所述的二倍压整流滤波电路的接地端接地。

4.根据权利要求2所述的一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，其特征在于所述的放电电流和时间控制电路包括放电控制模块和放电电流检测模块；所述的放电控制模块包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第一NMOS管、第二三极管、第三三极管和第四二极管；所述的第十一电阻的一端和所述的第十二电阻的一端连接且其连接端为所述的放电控制模块的输入端，所述的第十一电阻的另一端和所述的第一NMOS管的漏极连接，所述的第一NMOS管的栅极、所述的第二十一电阻的一端和所述的第二十电阻的一端连接，所述的第一NMOS管的源极和所述的第二十二电阻的一端连接且其连接端为所述的放电控制模块的输出端，所述的第十二电阻的另一端和所述的第十三电阻的一端连接，所述的第十三电阻的另一端和所述的第十四电阻的一端连接，所述的第十四电阻的另一端和所述的第十五电阻的一端连接，所述的第十五电阻的另一端和所述的第十六电阻的一端连接，所述的第十六电阻的另一端和所述的第十七电阻的一端连接，所述的第十七电阻的另一端和所述的第十八电阻的一端连接，所述的第十八电阻的另一端和所述的第十九电阻的一端连接，所述的第十九电阻的另一端、所述的第二十电阻的另一端、所述的第三三极管的集电极和所述的第四二极管的阴极连接，所述的第三三极管的基极和所述的第二十三电阻的一端连接，所述的第二十三电阻的另一端、所述的第二十四电阻的一端、所述的第二十五电阻的一端和所述的第二三极管的集电极连接，所述的第二十四电阻的另一端与第一直流电源连接，所述的第二三极管的基极、所述的第二十六电阻的一端和所述的第二十七电阻的一端连接，所述的第二十六电阻的另一端为所述的放电控制模块的控制端，所述的第二十二电阻的另一端、所述的第二十一电阻的另一端、所述的第四二极管的阳极、所述的第三三极管的发射极、所述的第二十五电阻的另一端、所述的第二三极管的发射极和所述的第二十七电阻的另一端连接且其连接端为所述的放电控制模块的接地端；所述的放电电流检测模块包括第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第一运算放大器、第五二极管、第二电容、第三电容和第四电容，所述的第五二极管为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，所述的第一运算放大器具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；所述的第二十八电阻的一端为所述的放电电流检测模块的输入端，所述的第二十八电阻的另一端、所述的第五二极管的公共极、所述的第二电容的一端和所述的第一运算放大器的正相输入端连接，所述的第五二极管的阴极接入第一直流电源，所述的第一运算放大器的反相输入端、所述的第二十九电阻的一端和所述的第三十电阻的一端连接，所述的第三十电阻的另一端、所述的第一运算放大器的输出端和所述的第三十一电阻的一端连接，所述的第三十一电阻的另一端和所述的第四电容的一端连接且其连接端为所述的放电电流检测模块的输出端，所述的第一运算放大器的电源端和所述的第三电容的一端连接且接入第一直流电源，所述的第三电容的另一端、所述的第五二极管的阳极、所述的第二电容的另一端、所述的第二十九电阻的另一端、所述的第四电容的另一端和所述的第一运算放大器的接地端连接且其连接端为所述的放电电流检测模块的接地端；所述的放电控制模块的输入端作为所述的放电电流和时间控制电路的输入端，所述的放电电流和时间控制电路的输入端与所述的二倍压整流滤波电路的输出端连接，所述的放电控制模块的输出端与所述的放电电流检测模块的输入端连接，所述的放电控制模块的控制端作为所述的放电电流和时间控制电路的控制端，所述的放电电流和时间控制电路的控制端与所述的单相储能式高压发生器的MCU连接，接入所述的单相储能式高压发生器的MCU输出的放电控制信号Discharge_Fast；所述的放电电流检测模块的输出端作为所述的放电电流和时间控制电路的输出端，所述的放电电流和时间控制电路的输出端与所述的单相储能式高压发生器的MCU连接，将放电检测信号发送给MCU，所述的放电控制模块的接地端与所述的放电电流检测模块的接地端连接且其连接端为所述的放电电流和时间控制电路的接地端，所述的放电电流和时间控制电路的接地端接地。

5.根据权利要求2所述的一种单相储能式高压发生器的自动充放电电路，其特征在于所述的电压均衡检测电路包括用于检测储能器件总电压的母线电压检测电路和用于检测下端电容组电压的下端电容电压检测电路；所述的母线电压检测电路包括第三十二电阻、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第三十八电阻、第三十九电阻、第四十电阻、第四十一电阻、第四十二电阻、第六二极管、第五电容、第六电容、第七电容和第二运算放大器，所述的第六二极管为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，所述的第二运算放大器具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；所述的第三十二电阻的一端为所述的母线电压检测电路的输入端，所述的第三十二电阻的另一端和所述的第三十三电阻的一端连接，所述的第三十三电阻的另一端和所述的第三十四电阻的一端连接，所述的第三十四电阻的另一端和所述的第三十五电阻的一端连接，所述的第三十五电阻的另一端和所述的第三十六电阻的一端连接，所述的第三十六电阻的另一端和所述的第三十七电阻的一端连接，所述的第三十七电阻的另一端和所述的第三十八电阻的一端连接，所述的第三十八电阻的另一端和所述的第三十九电阻的一端连接，所述的第三十九电阻的另一端、所述的第四十电阻的一端和所述的第四十一电阻的一端连接，所述的第四十一电阻的另一端、所述的第六二极管的公共极、所述的第五电容的一端和所述的第二运算放大器的正相输入端连接，所述的第六二极管的阴极接入第一直流电源，所述的第二运算放大器的反相输入端、所述的第二运算放大器的输出端和所述的第四十二电阻的一端连接，所述的第二运算放大器的电源端和所述的第六电容的一端连接且接入第一直流电源，所述的第四十二电阻的另一端和所述的第七电容的一端连接，且其连接端为所述的母线电压检测电路的输出端，所述的第六电容的另一端、所述的第七电容的另一端、所述的第二运算放大器的接地端、所述的第六二极管的阳极、所述的第五电容的另一端和所述的第四十电阻的另一端连接且其连接端为所述的母线电压检测电路的接地端；所述的下端电容电压检测电路包括第四十三电阻、第四十四电阻、第四十五电阻、第四十六电阻、第四十七电阻、第四十八电阻、第四十九电阻、第七二极管、第八电容、第九电容、第十电容和第三运算放大器；所述的第七二极管为钳位二极管，具有阳极、阴极和公共极，所述的第三运算放大器具有正相输入端、反相输入端、输出端、电源端和接地端；所述的第四十三电阻的一端为所述的下端电容电压检测电路的输入端，所述的第四十三电阻的另一端和所述的第四十四电阻的一端连接，所述的第四十四电阻的另一端和所述的第四十五电阻的一端连接，所述的第四十五电阻的另一端和所述的第四十六电阻的一端连接，所述的第四十六电阻的另一端、所述的第四十七电阻的一端和所述的第四十八电阻的一端连接，所述的第四十八电阻的另一端、所述的第七二极管的公共极、所述的第八电容的一端和所述的第三运算放大器的正相输入端连接，所述的第七二极管的阴极接入第一直流电源，所述的第三运算放大器的反相输入端、所述的第三运算放大器的输出端和所述的第四十九电阻的一端连接，所述的第三运算放大器的电源端和所述的第九电容的一端连接且接入第一直流电源，所述的第四十九电阻的另一端和所述的第十电容的一端连接，且其连接端为所述的下端电容电压检测电路的输出端，所述的第七二极管的阳极、所述的第八电容的另一端、所述的第九电容的另一端、所述的第十电容的另一端、所述的第三运算放大器的接地端和所述的第四十七电阻的另一端连接且其连接端为所述的下端电容电压检测电路的接地端；所述的母线电压检测电路的输入端作为所述的电压均衡检测电路的第一输入端，所述的电压均衡检测电路的第一输入端与所述的二倍压整流滤波电路的输出端连接，所述的下端电容电压检测电路的输入端作为所述的电压均衡检测电路的第二输入端，所述的电压均衡检测电路的第二输入端与储能器件的公共端连接，所述的母线电压检测电路的接地端和所述的下端电容电压检测电路的接地端连接且其连接端为所述的电压均衡检测电路的接地端，所述的母线电压检测电路的输出端ADC2_CAP作为所述的电压均衡检测电路的第一输出端，所述的下端电容电压检测电路的输出端ADC3_CAP作为所述的电压均衡检测电路的第二输出端。

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