一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置及方法
2023-05-31 00:46:11
專利名稱：一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置及方法
技術領域：
本發明涉及電路過流保護領域，尤其是一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置及方法。
背景技術：
隨著目前高頻鏈逆變器技術的發展，採用高頻逆變器技術的逆變器逐漸增多。在高頻變壓器後一般通過一個橋式電路將直流電壓變換為交流電壓，由於可控矽控制比較簡單，並且電流單向流動，常使用可控矽作為橋式電路的開關器件，來完成逆變功能。橋式電路上同一橋臂的可控矽有可能由於控制信號失誤，或負載電路幹擾，尤其在併網系統中，電網條件複雜，更容易導致可控矽的誤觸發或關斷失敗。在出現可控矽由於誤觸發或關斷失敗導致同一橋臂將直流電壓短路，這就要求有可靠的過流保護措施，來避免因過流導致可控矽的損壞。因為可控矽是半控器件，目前對可控矽橋式電路過流保護採取的一種方式是在橋臂電路中串入電流偵測電路，在可控矽橋式電路中串入可關斷器件，發現過流情況發生，通過可關斷器件，將可控矽橋式電路斷開，切斷電流通路。但這種模式需要在每個橋臂串入電阻或霍爾電流傳感器，並有一個可關斷器件，但這樣由於串入電阻或可關斷器件，增加了電路的損耗，降低了系統的效率，而且僅僅是保護了可控矽不損壞，卻不能及時的自動恢復。也可以將每個橋臂的2個可控矽的一個換成可關斷器件，減少增加可關斷器件的損耗，但可關斷器件比如MOFET等又會帶來驅動電路的複雜，偵測電流的電阻換成霍爾電流傳感器，以此減少損耗，但也會帶來電路的複雜，也導致成本的增加。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是設計一種可控矽橋臂短路的保護以及恢復正常工作的，以解決目前的短路保護複雜或損耗增加的問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，包括功率部分、檢測部分及判斷執行部分，功率部分，包括與直流電源連接的變壓器，所述的變壓器還連接有變換器，變換器與逆變電路連接；檢測部分，包括與變壓器連接的原邊電流檢測電路以及與變換器輸出端連接的輸出電壓檢測電路，原邊電流檢測電路通過AD轉換器與限流保護單元連接，輸出電壓檢測電路通過AD轉換器與橋臂短路判斷單元連接；判斷執行部分，包括限流保護單元、橋臂短路判斷單元以及PWM發送單元，限流保護單元分別與橋臂短路判斷單元和PWM發送單元連接，橋臂短路判斷單元與PWM發送單元連接，PWM發送單元分別與可控矽驅動電路，原邊變換器功率管驅動電路連接，為其提供 PWM驅動信號。前述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，優選的變壓器是高頻變壓器。前述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，所述限流保護單元輸出的原邊驅動PWM脈寬值和橋臂短路判斷單元輸出的短路信號經過與門電路進入PWM發送單元，為原邊變換器功率管驅動電路提供PWM脈衝信號。前述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，所述的橋臂短路判斷單元輸出的可控矽PWM使能信號和PWM發送單元輸出的可控矽控制信號經過與門電路進入PWM發送單元。作為優選方案，前述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置的逆變電路優選全橋逆變電路，所述的變換器與逆變電路之間還連接有一個電容和二極體。本發明的另一目的是提供一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，包含以下步驟步驟一、判斷橋臂短路信號是否已設置有效，是則取消橋臂短路信號，打開可控矽 PWM脈寬並結束，否則進入步驟二，當橋臂短路信號已設置時可控矽PWM脈寬被關閉；步驟二、判斷限流信號是否有效，是則進入步驟三，否則結束，限流保護單元對輸入的原邊電流數字量進行比較，大於設置的過流保護點，則將本次脈衝減小至設定值，同時設置限流信號標誌，限流信號標誌由橋臂短路判斷單元接收， 小於設置的過流保護點時不動作；步驟三、判斷直流電壓是否低於短路電壓，是則進入步驟四，否則結束，橋臂短路判斷單元，接收到限流信號後進入橋臂短路流程，首先判斷直流電壓是否低於短路電壓的設定值；步驟四、繼續判斷直流電壓變化率，如果直流電壓變化率小於判斷值則進入步驟五，否則結束，電壓變化率判斷值m根據公式=，進行選取，步驟五、判定橋臂短路發生，將橋臂短路信號設置為有效，輸出的可控矽PWM使能信號處於關閉狀態，將可控矽的驅動信號關閉後結束。作為優選方案，前述的一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，步驟一在取消橋臂短路信號之前有一個延時步驟。前述的一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，所述的短路電壓為IOV0作為優選方案，所述的一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法中所述的直流電壓變化率為2-6。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置的整體結構框圖；圖2是本發明一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置優選實施例的結構圖；圖3是本發明一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法的短路判斷及保護恢復流程圖；圖4是本發明一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法的過流判斷及限流保護流程圖。
具體實施例方式現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的方框示意圖， 僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
如圖1所示的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，功率部分，包括與直流電源連接的變壓器，所述的變壓器還連接有變換器，變換器與逆變電路連接；檢測部分，包括與變壓器連接的原邊電流檢測電路以及與變換器輸出端連接的輸出電壓檢測電路，原邊電流檢測電路通過AD轉換器與限流保護單元連接，輸出電壓檢測電路通過AD轉換器與橋臂短路判斷單元連接；判斷執行部分，包括限流保護單元、橋臂短路判斷單元以及PWM發送單元， 限流保護單元分別與橋臂短路判斷單元和PWM發送單元連接，橋臂短路判斷單元與PWM發送單元連接，PWM發送單元分別與可控矽驅動電路，原邊變換器功率管驅動電路連接，為其提供PWM驅動信號。所述的變壓器是高頻變壓器。前述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，所述限流保護單元輸出的原邊驅動PWM脈寬值和橋臂短路判斷單元輸出的短路信號經過與門電路進入PWM發送單元，為原邊變換器功率管驅動電路提供PWM脈衝信號。前述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，所述的橋臂短路判斷單元輸出的可控矽PWM使能信號和PWM發送單元輸出的可控矽控制信號經過與門電路進入PWM發送單元。如圖2所示的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置的逆變電路優選全橋逆變電路， 所述的變換器與逆變電路之間還連接有一個電容和二極體。一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，其短路判斷及保護恢復流程圖如圖3所示，包含以下步驟步驟一、判斷橋臂短路信號是否已設置有效，是則取消橋臂短路信號，打開可控矽 PWM脈寬並結束，否則進入步驟二，當橋臂短路信號已設置時可控矽PWM脈寬被關閉；步驟二、判斷限流信號是否有效，是則進入步驟三，否則結束，限流保護單元對輸入的原邊電流數字量進行比較，大於設置的過流保護點，則將本次脈衝減小至設定值，同時設置限流信號標誌，限流信號標誌由橋臂短路判斷單元接收， 小於設置的過流保護點時不動作；步驟三、判斷直流電壓是否低於短路電壓，是則進入步驟四，否則結束，橋臂短路判斷單元，接收到限流信號後進入橋臂短路流程，首先判斷直流電壓是否低於短路電壓的設定值；步驟四、繼續判斷直流電壓變化率，如果直流電壓變化率小於判斷值則進入步驟
五，否則結束，電壓變化率判斷值m根據公式
權利要求
1.一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，包括功率部分、檢測部分及判斷執行部分，其特徵是功率部分，包括與直流電源連接的變壓器，所述的變壓器還連接有變換器，變換器與逆變電路連接；檢測部分，包括與變壓器連接的原邊電流檢測電路以及與變換器輸出端連接的輸出電壓檢測電路，原邊電流檢測電路通過AD轉換器與限流保護單元連接，輸出電壓檢測電路通過AD轉換器與橋臂短路判斷單元電連接；判斷執行部分，包括限流保護單元、橋臂短路判斷單元以及PWM發送單元，限流保護單元分別與橋臂短路判斷單元和PWM發送單元連接，橋臂短路判斷單元與PWM發送單元連接， PWM發送單元分別與可控矽驅動電路，原邊變換器功率管驅動電路連接，為其提供PWM驅動信號。
2.根據權利要求1所述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，其特徵是所述的變壓器是高頻變壓器。
3.根據權利要求2所述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，其特徵是所述限流保護單元輸出的原邊驅動PWM脈寬值和橋臂短路判斷單元輸出的短路信號經過與門電路進入PWM發送單元，為原邊變換器功率管驅動電路提供PWM脈衝信號。
4.根據權利要求3所述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，其特徵是所述的橋臂短路判斷單元輸出的可控矽PWM使能信號和PWM發送單元輸出的可控矽控制信號經過與門電路進入PWM發送單元。
5.根據權利要求1或2或3任一項所述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，其特徵在於所述的逆變電路是全橋逆變電路。
6.根據權利要求1或2或3任一項所述的一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，其特徵在於所述的變換器與逆變電路之間還連接有一個電容和二極體。
7.—種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，其特徵在於包含以下步驟步驟一、判斷橋臂短路信號是否已設置有效，是則取消橋臂短路信號，打開可控矽PWM 脈寬並結束，否則進入步驟二，當橋臂短路信號已設置時可控矽PWM脈寬被關閉；步驟二、判斷限流信號是否有效，是則進入步驟三，否則結束，限流保護單元對輸入的原邊電流數字量進行比較，大於設置的過流保護點，則將本次脈衝減小至設定值，同時設置限流信號標誌，限流信號標誌由橋臂短路判斷單元接收，小於設置的過流保護點時不動作；步驟三、判斷直流電壓是否低於短路電壓，是則進入步驟四，否則結束，橋臂短路判斷單元，接收到限流信號後進入橋臂短路流程，首先判斷直流電壓是否低於短路電壓的設定值；步驟四、繼續判斷直流電壓變化率，如果直流電壓變化率小於判斷值則進入步驟五，否則結束，電壓變化率判斷值m根據公式m = ^^ 二，進行選取；一 A步驟五、判定橋臂短路發生，將橋臂短路信號設置為有效，輸出的可控矽PWM使能信號處於關閉狀態，將可控矽的驅動信號關閉後結束。
8.根據權利要求7所述的一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，其特徵在於步驟一在取消橋臂短路信號之前有一個延時步驟。
9.根據權利要求8所述的一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，其特徵在於所述的短路電壓為10V。
10.根據權利要求9所述的一種可控矽橋臂短路的保護恢復方法，其特徵在於所述的直流電壓變化率為2-6。
全文摘要
本發明涉及電路過流保護領域，尤其是一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置及方法。一種可控矽橋臂短路保護恢復裝置，包括功率部分，包括與直流電源連接的變壓器，所述的變壓器還連接有變換器，變換器與逆變電路連接；檢測部分，包括與變壓器連接的原邊電流檢測電路以及與變換器輸出端連接的輸出電壓檢測電路，原邊電流檢測電路通過AD轉換器與限流保護單元連接，輸出電壓檢測電路通過AD轉換器與橋臂短路判斷單元連接；判斷執行部分，包括限流保護單元、橋臂短路判斷單元以及PWM發送單元，限流保護單元分別與橋臂短路判斷單元和PWM發送單元連接，橋臂短路判斷單元與PWM發送單元連接，PWM發送單元分別與可控矽驅動電路，原邊變換器功率管驅動電路連接。
文檔編號H02H3/08GK102427214SQ20111031282
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者賀川 申請人:賀川