[发明专利]一种高压大容量电容器快速放电技术

说明书

本发明公开了一种高压大容量电容器快速放电技术，包括高压继电器单元、放电电阻单元、高压MOS/IGBT开关单元、高压分压电阻和电压采样单元、非线性电压信号变换单元、三角波产生单元、PWM控制单元和放电启动单元，高压分压电阻连连接电压采样单元并输出信号进入电压非线性变换单元，非线性变换单元包括运算放大器和二极管产生PWM恒功率控制的参考信号，三角波产生单元包括运算放大器、电阻器件和电容器件，PWM控制单元包括比较器和运算放大器，高压MOS/IGBT开关单元包括串联的MOS/IGBT和TVS管及电容。本发明的放电技术安全可控，放电电流自适应可调，特别适用于高压大容量薄膜电容器和电解电容器，在大容量高电压放电场合具有显著的优势。

技术领域

本发明涉及电容器放电技术领域，其具体涉及一种高压大容量电容器快速放电技术。

背景技术

电容器测试过程中，电容器的充电和放电是整个测试过程的关键环节，特别是高压大容量电容器的放电，是长期困扰设计及生产测试人员的技术难点所在，制约着电容器的测试效率。高压大容量电容器的放电，要求放电模块具有高耐压、高功率、良好的散热。目前在电容器测试过程中，通常利用高压产生电路变压器绕组或者大功率电阻进行放电。利用变压器绕组进行放电，放电瞬间冲击电流大，长时间放电会使变压器发热烧毁；利用电阻放电，放电时间取决于放电时间常数，特别对于高压大容量电容器的放电，放电电阻需要具备高耐压、大功率、高阻值的特性，放电时间常数就会很大，放电时间就会很漫长，放电效率很低。采用基于上面两种放电方法，放电瞬间电容器放电电流都很大，而且是不可控的，对电容器介质容易造成损伤，这是不允许的；如果把放电电阻加大，会带来放电时间更长的代价，采用多个电阻切换的方式，可以部分解决放电时间长的问题，在某些情况下行之有效，但并不能克服本身具有的技术局限性。

近些年高压大功率器件快速发展，采用有源功率器件进行放电，是一个行之有效的方法，但由于受器件耐压及工艺的限制，在高电压、大容量电容器的放电方面难以获得理想的应用。

将高压MOS功率管或IGBT管串联组成高压开关，通过调整放电占空比的方式控制放电电阻的接通和断开，依据恒功率放电的设计思想，调整不同电压下的放电电流，从而实现PWM恒功率放电。

基于本发明的电容器放电技术，与传统电容器放电技术相比，结合了有源功率器件和无缘功率器件以及PWM占空比控制的设计思想，不仅使放电时间缩短、放电功率恒定，且在高电压、大容量电容器的放电方面，充分利用了功率器件的电气性能，是一种安全的、智能化的放电技术，使电容器放电的效率和可靠性大为提高。

发明内容

本发明目的是提供一种利用高压半导体串联开关技术和PWM占空比控制技术实现恒功率放电的方法，解决了上述背景技术问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种高压大容量电容器快速放电技术，采用PWM恒功率放电原理，包括依次连接的高压继电器单元、放电电阻单元、高压MOS/IGBT开关单元、高压分压电阻和电压采样单元、非线性电压信号变换单元、三角波产生单元、PWM控制单元和放电启动单元，所述高压分压电阻连连接电压采样单元并输出信号进入电压非线性变换单元，所述非线性变换单元包括运算放大器和二极管产生PWM恒功率控制的参考信号，所述三角波产生单元包括运算放大器、电阻器件和电容器件，所述PWM控制单元包括比较器和运算放大器并根据PWM恒功率参考信号和三角波信号产生PWM控制信号输入到高压开关单元，所述高压MOS/IGBT开关单元包括串联的MOS/IGBT和TVS管以及电容并用于导通或关断放电电阻回路。

作为上述技术方案的改进，所述高压大容量电容器快速放电技术还包括快速放电方法，所述快速放电方法如下：

S1：放电启动电路驱动高压继电器(HV RELAY)动作，继电器触点闭合额定电压加到放电电阻高端；

S2：分压电阻上电压输入到电压采样单元，电压采样信号输入到非线性变换单元；