專利名稱：有極性區(qū)分的直流電源防反接電路及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一項控制技術，特別是有極性區(qū)分的直流電源防反接電路及其控制方法。
背景技術：
已有的太陽能電池陣列等直流電源防反接技術基本都是基于接入二極管進行防 反接，或者使用帶二極管的IGBT管、FET管等作防反接電路，電路相對簡單，但該類電路都 有一個問題在正常工作時額外消耗太陽能的能量，而且發(fā)熱嚴重。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個發(fā)明目的，在于提供一種有極性區(qū)分的直流電源防反接電路，以 解決現有技術防反接電路在正常工作時額外消耗直流電源能量且發(fā)熱嚴重的技術問題。為了實現本發(fā)明的第一個發(fā)明目的，采用的技術方案如下一種有極性區(qū)分的直流電源防反接電路，所述直流電源防反接電路具有正極輸入端、 負極輸入端、正極輸出端和負極輸出端，直流電源防反接電路的正極輸入端和負極輸入端 接入具有正極與負極兩種極性的直流電源，其特征在于，直流電源防反接電路的正極輸入 端和負極輸入端分為兩條并聯的支路第一支路包括至少一個大電流電子開關單元電路，直流電源通過大電流電子開關單元 電路輸出；第二支路包括至少一個單向導電電路，直流電源通過單向導電電路與控制單元電源連 接，控制單元電源向主控微處理器供電；主控微處理器的輸出連接到驅動電路的輸入端，驅動電路的輸出端連接到大電流電子 開關單元電路的控制端。作為一種優(yōu)選方案，在大電流電子開關電路的兩端并聯了一個單向防沖擊電路。作為進一步的優(yōu)選方案，所述第一支路包括一大電流電子開關單元電路和/或第 二大電流電子開關單元電路，所述第二支路包括第一單向導電電路和/或第二單向導電電 路，直流電源防反接電路的正極輸入端與第一大電流電子開關電路的一端相連，第一大電 流電子開關的另一端與直流電源防反接電路的正極輸出端連接，直流電源防反接電路的負 極輸入端與第二大電流電子開關電路的一端相連，第二大電流電子開關的另一端與直流電 源防反接電路的負極輸出端相連。作為一種優(yōu)選方案，所述單向導電電路為二極管。作為進一步的優(yōu)選方案，所述第二支路包括第一二極管和/或第二二極管，第 一二極管的陽極與參考地相連，其陰極與直流電源防反接電路的負極輸入端連接，第二二 極管的陽極與直流電源防反接電路的正極輸入端連接，其陰極與控制單元電源的輸入端連 接。作為一種優(yōu)選方案在直流電源防反接電路的正極輸出端與負極輸出端之間或者在直流電源防反接電路的正極輸入端與負極輸入端之間并聯有直流電源電壓取樣電路，直 流電源電壓取樣電路的輸出連接到主控微處理器。 作為一種優(yōu)選方案，所述直流電源防反接電路的輸出與功率變換電路前級的濾波 儲能電容連接，直流電源防反接電路的正極輸出端與功率變換電路的正極輸入端連接，直 流電源防反接電路的負極輸出端與功率變換電路的負極輸入端連接。
優(yōu)選地，大電流電子開關單元電路為繼電器。本發(fā)明的第二個發(fā)明目的在于提供一種直流電源防反接控制方法，以應用本發(fā)明 的第一個發(fā)明目的所提供的直流電源防反接電路。為了實現本發(fā)明的第二個發(fā)明目的，采用的技術方案如下 一種直流電源防反接控制方法，所述控制方法包括大電流電子開關單元電路在正常狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)；當直流電源輸入極性接入錯誤時，單向導通電路處于反向狀態(tài)，控制單元電源不工作， 因無電源提供，主控微處理器、驅動電路均不工作，從而使得大電流電子開關單元電路處于 斷開狀態(tài)，完成防反接功能；當直流電源輸入極性接入正確時，控制單元電源的電源電壓正確建立，輸出給主控微 處理器，直流電源防反接電路正確輸出。作為一種優(yōu)選方案，所述方法還包括主控微處理器通過內部的延時功能從主控微處理器上電復位開始工作時起延時一段 時間T秒后，輸出開通信號給驅動電路，進而驅動電路的輸出控制開通信號到大電流電子 開關單元電路的控制端，使大電流電子開關單元電路接通。作為進一步的優(yōu)選方案，所述方法還包括通過直流電源電壓取樣電路對直流電源防反接電路的輸入電壓或者輸出電壓進行監(jiān) 測，對輸入電壓或輸出電壓進行取樣，并把取樣電壓傳輸給主控微處理器，主控微處理器檢 測取樣電壓并計算取樣電壓的上升速率，當判斷上升速率低于預設閾值時，輸出開通信號 給驅動電路，進而驅動電路輸出控制開通信號到大電流電子開關單元電路的控制端，使大 電流電子開關單元電路接通。本發(fā)明通過將控制器電路的直流供電分為兩個部分小電流的控制部分及大電流 的變換部分，小電流的控制部分的電源使用二極管進行防反接，而大電流的變換部分的控 制使用繼電器、其它具有電子開關功能的類似器件與軟啟動電路相結合的方式實現防反接 與防沖擊功能。


附圖1本發(fā)明的原理框圖； 附圖2本發(fā)明的具體實施例1; 附圖3本發(fā)明的具體實施例2。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
如附圖1所示，本技術方案的具體方法是輸入端具有正極Vi+與負極Vi-兩種 極性，如太陽電池之類，其輸出與功率變換電路前級的濾波儲能電容El連接；正極Vi+端和 負極Vi 一端分為兩條支路，一條支路連接到小電流控制部，另一條支路連接到大電流變換 部。
小電流控制部包括二極管Dl和/或D2，控制單元電源1、驅動電路4、主控MCU5及 其它功能單元；二極管Dl的陽極與小電流控制部的參考地相連，其陰極與直流電源的負極 Vi 一連接，二極管D2的陽極與直流電源的Vi+連接，其陰極與控制單元電源1的輸入端P 連接，控制單元電源1提供小電流控制部所有控制電路的電源。大電流變換部包括大電流電子開關單元電路加和/或大電流電子開關單元電路 2b，直流電源電壓取樣電路3，功率變換器及其它功能電路；其中Vi+端與大電流電子開關 電路2b的一端相連，大電流電子開關2b的另一端與功率變換器的輸入Vo+端相連，Vi -端與大電流電子開關電路加的一端相連，大電流電子開關加的另一端與功率變換器的輸 入Vo —端相連，主控MCU5的輸出連接到驅動電路4的輸入端，驅動電路4的輸出端連接到 大電流電子開關單元電路加及2b的控制端。在大電流電子開關電路2b的兩端并聯了一個從V+端流入、Vo+端流出的單向防 沖擊電路6b;在大電流電子開關電路加的兩端并聯了一個從Vo-端流入、V-端流出的單向 防沖擊電路6a。直流電源電壓取樣電路3并聯在Vo+端與Vo-端之間或者并聯在Vi+端與 Vi-端之間、其輸出連接到主控MCU5。控制方法描述如下當僅保留加電路、或者僅保留2b電路、或者電路都存在時，大電流電子開關單 元電路正常狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)；當直流電源輸入極性接入錯誤時，二極管D1/D2處于反 向狀態(tài)，控制單元電源1不工作；因無電源提供，主控MCU5、驅動電路4均不工作，從而使得 大電流電子開關單元電路處于斷開狀態(tài)，后級沒有電源提供，故不會損壞后級的電路，起到 在電源極性接反的情況下保護后級電路的作用，完成防反接功能。當直流電源輸入極性接入正確時，直流電源控制器控制單元電源1的電源電壓正 確建立，輸出給相關的控制電路；單向防沖擊電路6處于導通狀態(tài)，給后級的濾波儲能電容 El進行限流充電；主控M⑶5通過內部的延時功能從主控MCU上電復位開始工作時起延時 一段時間T秒后，輸出開通信號給驅動電路4，進而驅動電路4輸出控制開通信號到大電流 電子開關單元電路h、2b的控制端，使大電流電子開關單元電路接通，進入正常工作狀態(tài)。在加入了直流電源電壓取樣電路3，直流電源電壓取樣電路3對電壓進行監(jiān)測，取 樣電壓傳輸給主控MCU5，主控MCU5檢測該電壓并計算該電壓的上升速率，當判斷該速率低 于al伏/秒時，輸出開通信號給驅動電路4，進而驅動電路4輸出控制開通信號到大電流電 子開關單元電路h、2b的控制端，使大電流電子開關單元電路h、2b接通，進入正常工作狀 態(tài)。第一個實施例如附圖2所示，工作方法描述如下太陽能電池的輸出是直流電壓，是典型的有極性電源，其輸入端具有正極Vi+與負極 Vi-兩種極性，其輸出與功率變換電路前級的濾波儲能電容El連接；正極Vi+端和負極 Vi 一端分為兩條支路，一條支路連接到小電流控制部，另一條支路連接到大電流變換部。小電流控制部包括二極管D1，太陽能控制器控制單元電源+3. 3V、+5V、+12V、+15V,驅動電路、主控MCU;二極管Dl的陽極與直流電源的Vi+連接，其陰極與控制單元電 源的輸入端連接，控制單元電源的地與Vi —直接連接。大電流變換部包括電阻分壓網絡電壓取樣電路、霍爾電流取樣電路、繼電器 DL1、防沖擊電路D2與RTl支路，后級太陽能逆變電路；其中Vi+端與繼電器的1腳相連，繼 電器的2腳與Vo+端相連，Vi —端與與太陽能逆變器的Vo2 —端相連，繼電器的控制端電 源為+12V。當太陽能電池陣列的極性接反時，即Vi+接負端、Vi—接正端，二極管Dl處于反向 狀態(tài)，太陽能控制器控制單元電源不工作；無+3. 3V、+5V、+12V、+15V電源提供，主控MCU5、 驅動電路、繼電器DLl因沒有電源均不工作，繼電器斷開，D2反偏截止，后級沒有電源提供， 故不會損壞后級的電路，電源極性接反的情況下保護后級電路的作用，完成防反接功能。當太陽能電池陣列的極性接入正確時，即Vi+接正端、Vi 一接負端，二極管Dl處 于正向導通狀態(tài)，太陽能控制器控制單元電源工作；有+3. 3V、+5V、+12V、+15V電源提供，主 控MCU5、驅動電路、繼電器DLl正常工作。附圖3是另一個使用的例子，其不同點在于繼電器DL1、防沖擊電路D2與RTl支路 與Vi —連接，其中Vi-端與繼電器的1腳相連，繼電器的2腳與Vo-端相連，Vi+端與與太 陽能逆變器的Vo+端相連，其他與第一個實施例基本類似，在此不在敷述。
權利要求
1.一種有極性區(qū)分的直流電源防反接電路，其特征在于，所述直流電源防反接電路具 有正極輸入端、負極輸入端、正極輸出端和負極輸出端，直流電源防反接電路的正極輸入端 和負極輸入端接入具有正極與負極兩種極性的直流電源，其特征在于，直流電源防反接電 路的正極輸入端和負極輸入端分為兩條并聯的支路第一支路包括至少一個大電流電子開關單元電路，直流電源通過大電流電子開關單元 電路輸出；第二支路包括至少一個單向導電電路，直流電源通過單向導電電路與控制單元電源連 接，控制單元電源向主控微處理器供電；主控微處理器的輸出連接到驅動電路的輸入端，驅動電路的輸出端連接到大電流電子 開關單元電路的控制端。
2.根據權利要求1所述的直流電源防反接電路，其特征在于，在大電流電子開關電路 的兩端并聯了 一個單向防沖擊電路。
3.根據權利要求2所述的直流電源防反接電路，其特征在于，所述第一支路包括一大 電流電子開關單元電路和/或第二大電流電子開關單元電路，所述第二支路包括第一單向 導電電路和/或第二單向導電電路，直流電源防反接電路的正極輸入端與第一大電流電子 開關單元電路的一端相連，第一大電流電子開關單元電路的另一端與直流電源防反接電路 的正極輸出端連接，直流電源防反接電路的負極輸入端與第二大電流電子開關單元電路的 一端相連，第二大電流電子開關的另一端與直流電源防反接電路的負極輸出端相連。
4.根據權利要求1所述的直流電源防反接電路，其特征在于，所述單向導電電路為二 極管。
5.根據權利要求4所述的直流電源防反接電路，其特征在于，所述第二支路包括第 一二極管和/或第二二極管，第一二極管的陽極與參考地相連，其陰極與直流電源防反接 電路的負極輸入端連接，第二二極管的陽極與直流電源防反接電路的正極輸入端連接，其 陰極與控制單元電源的輸入端連接。
6.根據權利要求1所述的直流電源防反接電路，其特征在于在直流電源防反接電路 的正極輸出端與負極輸出端之間或者在直流電源防反接電路的正極輸入端與負極輸入端 之間并聯有直流電源電壓取樣電路，直流電源電壓取樣電路的輸出連接到主控微處理器。
7.根據權利要求1所述的直流電源防反接電路，其特征在于，所述直流電源防反接電 路的輸出與功率變換電路前級的濾波儲能電容連接，直流電源防反接電路的正極輸出端與 功率變換電路的正極輸入端連接，直流電源防反接電路的負極輸出端與功率變換電路的負 極輸入端連接。
8.一種直流電源防反接控制方法，采用權利要求書1 7所述的直流電源防反接電路， 其特征在于，所述控制方法包括大電流電子開關單元電路在正常狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)；當直流電源輸入極性接入錯誤時，單向導通電路處于反向狀態(tài)，控制單元電源不工作， 因無電源提供，主控微處理器、驅動電路均不工作，從而使得大電流電子開關單元電路處于 斷開狀態(tài)，完成防反接功能；當直流電源輸入極性接入正確時，控制單元電源的電源電壓正確建立，輸出電源給主 控微處理器，直流電源防反接電路正確輸出。
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述方法還包括主控微處理器通過內部的延時功能從主控微處理器上電復位開始工作時起延時一段 時間T秒后，輸出開通信號給驅動電路，進而驅動電路的輸出控制開通信號到大電流電子 開關單元電路的控制端，使大電流電子開關單元電路接通。
10.根據權利要求8或9所述的控制方法，其特征在于，所述方法還包括通過直流電源電壓取樣電路對直流電源防反接電路的輸入電壓或者輸出電壓進行監(jiān) 測，對輸入電壓或輸出電壓進行取樣，并把取樣電壓傳輸給主控微處理器，主控微處理器檢 測取樣電壓并計算取樣電壓的上升速率，當判斷上升速率低于預設閾值時，輸出開通信號 給驅動電路，進而驅動電路輸出控制開通信號到大電流電子開關單元電路的控制端，使大 電流電子開關單元電路接通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一項控制技術，特別是有極性區(qū)分的直流電源防反接電路及其控制方法，直流電源防反接電路的分為兩條并聯的支路第一支路包括至少一個大電流電子開關單元電路，直流電源通過大電流電子開關單元電路輸出；第二支路包括至少一個單向導電電路，直流電源通過單向導電電路與控制單元電源連接，控制單元電源向主控微處理器供電；主控微處理器的輸出連接到驅動電路的輸入端，驅動電路的輸出端連接到大電流電子開關單元電路的控制端。本發(fā)明通過將控制器電路的直流供電分為兩個部分小電流的控制部分的電源使用二極管進行防反接，而大電流的變換部分的控制使用具有電子開關功能的器件與軟啟動電路相結合的方式實現防反接與防沖擊功能。
文檔編號H02H11/00GK102055184SQ20101061851
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者李強, 王斌 申請人:廣東美的電器股份有限公司