[发明专利]小型高压预充电装置

说明书

技术领域

本发明属于高压充电领域，涉及一种小型高压预充电装置。

背景技术

直流高压供电体制系统中，为维持直流电压稳定，通常在母线上或负载两端并联一个或一组大容量电容，起到滤波和蓄能的作用。由于电容在冷态启动时，相当于短路，会出现瞬间冲击电流，对电源、设备造成冲击。现阶段，针对该类电容，通常在回路串联电阻，限制瞬间的冲击电流，待电容充满后，切换至高压继电器进行配电。

传统充电系统中采用串联电阻进行限流，无保护、体积大、可靠性低等现状，存在以下缺陷：

1.电容充电瞬间电流较大，限流电阻可限制电流冲击，则电阻功耗较大，需选择功率较大的电阻，功率大意味着体积大，导致装置体积大，浪费空间；

2.电容充电过程中，无保护功能，安全性低；

3.系统断电后，电容上存在电压，无放电回路，存在安全隐患；

4.电容的充电时间受限流电阻的影响，时间固定不可调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型高压预充电装置，该装置适用范围广，可应用于高压电气系统中各母线电容或容性设备的充电，与现有技术比较，本发明提出的电容充电电路可有效限制电容启动时的瞬间冲击电流，减小启动时对电源和电容的冲击，提高电气系统稳定性。该装置体积小，可适用于市场小型化产品需求的趋势，充、放电时间可灵活变换，适应不同容量负载的需求。

本发明的预充电装置具有充电、放电功能，适用于高压系统中电容充电的小型预充电装置，同时具备负载异常判断、短路保护功能，该装置的充电、放电功能可通过CAN总线指令和外部硬件手动两种方式实现。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

小型高压预充电装置，包括与微处理器相连接相连接的充电单元和放电单元，充电单元和放电单元均连接电容；

所述充电单元包括与微处理器相连接的三个并联的支路电路和功率电源，三个支路电路均包括与微处理器相连接的第一PI调节电路和第一基准电路，第一基准电路连接第一PI调节电路，通过微处理器控制第一基准电路中的基准电压的不同，进而实现充电电流的不同；

所述第一PI调节电路连接第一MOS管的栅极，第一MOS管的源极连接功率电源，第一MOS管的漏极通过电流反馈电阻连接电容，第一MOS管的栅极和漏极之间并联有二极管，第一电流反馈电阻的两端并联有第一放大电路，第一放大电路连接第一PI调节电路，输出电流经过第一电流反馈电阻，在第一电流反馈电阻两端形成取样电压，取样电压经过第一放大电路放大后接至第一PI调节电路，通过第一PI调节电路调节第一MOS管的输出电流，直到经过第一电流反馈电阻的电流恒定，通过恒定的电流为电容充电。

进一步地，所述放电单元包括与微处理器相连接的第二PI调节电路和第二基准电路，第二PI调节电路连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的源极连接电容，第二MOS管的漏极连接第二电流反馈电阻，第二电流反馈电阻接地，第二电流反馈电阻的两端并联有放大电路，第二放大电路连接第二PI调节电路。

进一步地，所述第一PI调节电路包括放大器N2A和并联于放大器N2A的2引脚和输出1引脚之间的电阻和电容，放大器N2A的8引脚连接放大器N2A的供电电源VCC,同时放大器N2A的8引脚通过第一控制电路连接微处理器，2引脚通过电阻连接放大电路，3引脚连接第一基准电路，放大器N2A的输出1引脚通过电阻连接MOS管的栅极。

进一步地，所述第一控制电路包括电耦E2，电耦E2的2引脚连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的基极通过电阻R10连接CON接口，CON接口连接微处理器，电耦E2的3引脚连接电阻R6和电阻R4的一端，电耦E2的4引脚通过电容C4连接三极管Q2的基极和电阻R6的另一端，电阻R4的另一端连接+15V电源和三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极连接放大器N2A的8引脚。

进一步地，所述第一基准电路包括+15V电源和+15V电源依次串联的电阻R20、电阻R29、电阻R36、电阻R39，电阻39的一端接地，电阻R20和电阻R29连接处连接通过电阻连接放大器N2A的3引脚和电耦E4的4引脚，电阻R36和电阻R39的连接处连接电耦E5的3引脚，电耦E4的3引脚和电耦E5的4引脚均与R29和电阻R36的连接处相连接；电耦E4的2引脚连接微处理器的IO1接口，电耦E5的2引脚连接微处理器的IO2接口。

本发明的有益效果：

本发明采用恒流充电方式，有效限制电容瞬间冲击电流，减小启动时对电源和电容的冲击。