一種電源裝置及其缺n線保護電路的製作方法
2023-05-01 03:27:11
一種電源裝置及其缺n線保護電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電源裝置及其缺N線保護電路，所以本實用新型提供的缺N線保護電路是基於一個直流母線電壓檢測電路，在檢測到直流母線電壓上升超過一定限值時，發出信號，將信號同時送到三個子模塊，關閉三個子模塊，從而避免缺N線故障導致的換流產生。對於整個電源裝置來說，為每個子模塊均裝配上升缺N線保護電路，當缺N線故障發生時，每個子模塊的保護電路均能夠將信號發到本身子模塊以及其他子模塊，從而實現對整個電源裝置的保護。
【專利說明】一種電源裝置及其缺N線保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種由單相輸入電源模塊並機組成的三相四線輸入的電源裝置及其缺中性線保護電路。
【背景技術】
[0002]並機是指:單相輸入的電源模塊在整機內部並聯成三相輸入的電源模塊，且進行自主功率分配。N線指中性線。
[0003]對於大功率機內並行擴展必須注意三相電力平衡問題，所以一般將單相模塊並聯組成三相模塊運行。
[0004]如圖1所示，三個電源子模塊並聯在同一相上，當輸入功率比較大的時候，輸入電流較大，造成電網的三相不平衡，輸入線路的耗材成本增加。若改為三相併聯結構，如圖2所示，三個電源子模塊輸入分別連接A、B、C三相交流電源，輸出端並聯，這種連接方式在同等功率輸出時，輸入電流遠小於單相併聯的結構。
[0005]對於三相併聯結構，需採用三相四線輸入，若出現缺N線(中性線斷線等故障)，機內的並聯模塊相互之間會形成環流，造成單相子模塊不能正常工作，如果保護不及時甚至會出現炸機等惡劣情況。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種並機電源裝置及其缺中性線保護電路，用以解決如果出現缺中性線時的保護問題。
[0007]為實現上述目的，本實用新型的方案包括:
[0008]一種電源裝置，包括三個分別連接在A、B、C三相上的三個子模塊，三個子模塊的輸出端並聯在直流母線上，每個子模塊均設有一個對應的缺N線保護電路，缺N線保護電路至少由一個電壓檢測電路和信號生成電路構成，電壓檢測電路輸入連接直流母線，輸出連接一個電子開關電路的觸發端，該電子開關電路輸出控制連接信號生成電路，信號生成電路的輸出連接各子模塊。
[0009]所述電壓檢測電路為一個串聯電阻分壓電路。
[0010]述電子開關電路還控制連接一個信號鎖定電路。
[0011]所述信號鎖定電路包括一個光耦器件(0P10)，該光耦器件(0P10)的原邊與所述電子開關串聯，副邊連接穩壓元件，穩壓元件用於鎖定所述分壓電路電壓。
[0012]直流母線上還連接有尖峰抑制二極體。
[0013]一種缺N線保護電路，缺N線保護電路至少由一個電壓檢測電路和信號生成電路構成，電壓檢測電路輸入連接直流母線，輸出連接一個電子開關電路的觸發端，該電子開關電路輸出控制連接信號生成電路，信號生成電路的輸出連接各子模塊。
[0014]所述電壓檢測電路為一個串聯電阻分壓電路。
[0015]所述電子開關電路還控制連接一個信號鎖定電路。
[0016]所述信號鎖定電路包括一個光耦器件(0P10)，該光耦器件(OPlO)的原邊與所述電子開關串聯，副邊連接穩壓元件，穩壓元件用於鎖定所述分壓電路電壓。
[0017]直流母線上還連接有尖峰抑制二極體。
[0018]缺中性線(N線)時，在輸入連接都正常的情況下，假設三臺電源模塊的輸入輸出情況完全一樣，可以看成三相完全平衡，流過N線的電流為0，這時N線就沒有起到作用，可以省去。由於輸入電壓和輸出帶載等情況的影響，三臺電源模塊的工作狀態不會總是一致，所以N線有電流流過；如果沒有N線，三臺電源模塊相當於兩兩串聯在三相線上。
[0019]由於N線電流的不確定性，難以通過直接檢測N線來判斷N線斷開故障。如圖2電路，經過實驗發現，在出現缺N線時的直流母線電壓不可控。AC220V輸入在缺少N線時母線電壓為586V遠超出正常的直流母線電壓(設計為404V)，也超過了三相的整流電壓537V，為不可控狀態。通過理論分析可知，在有N線的情況下，三臺並聯的電源模塊工作時產生的不平衡電流可以通過N線流回到電網。在缺N線時，如果其中一臺電源模塊的輸入電流較大，那麼不平衡電流就會通過其它的兩臺電源模塊，這樣就造成電源模塊對自身的母線電壓不可控的狀態，而受到其它電源模塊工作情況的影響，也就出現了實驗中母線電壓會超過正常工作時的電壓404V。
[0020]綜上所述，通過檢測直流母線電壓能夠判斷缺N線情況的發生，所以本實用新型提供的缺N線保護電路是基於一個直流母線電壓檢測電路，在檢測到直流母線電壓上升超過一定限值時，發出信號，將信號同時送到三個子模塊，關閉三個子模塊，從而避免缺N線故障導致的換流產生。對於整個電源裝置來說，為每個子模塊均裝配上升缺N線保護電路，當缺N線故障發生時，每個子模塊的保護電路均能夠將信號發到本身子模塊以及其他子模塊，從而實現對整個電源裝置的保護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是單相併聯多個子模塊的電路原理圖；
[0022]圖2是三個子模塊分別連接三相輸入的電路原理圖；
[0023]圖3是本實用新型的三相四線輸入電源裝置電路原理圖；
[0024]圖4是缺N線保護電路原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0026]電源裝置實施例
[0027]如圖3所示為電源裝置整機電路原理圖，該電源裝置三相四線輸入，由三個分別連接在Α、B、C三相上的三個子模塊(C0NVERTER1、C0NVERTER2、C0NVERTER3)構成，三個子模塊的輸出端並聯在直流母線上(V+，V-)。電源裝置還包括MCU主控單元及相關外圍電路。
[0028]子模塊為開關電源模塊，在本實施例中，子模塊由PFC部分和LLC部分構成，但並不限於這種構成方式，還能夠採用其它多種結構形式，由於開關電源構成方式屬於現有技術，在本申請中不再過多介紹。
[0029]如圖4所示是某個子模塊的缺N線保護電路，其它子模塊的缺N線保護電路與之相同。該缺N線保護電路至少由一個電壓檢測電路和信號生成電路構成，電壓檢測電路為一個分壓電路，分壓電路用於連接直流母線，輸出連接一個電子開關電路的觸發端，該電子開關電路輸出控制連接信號生成電路，信號生成電路連接各子模塊，用於將產生的信號送入各子模塊，控制子模塊開關機，具體連接到哪個端子，有採用的子模塊相關，可以根據情況自行選擇。
[0030]如圖4所示，VBUS端子用於直接或間接連接直流母線電壓，分壓電路採用串聯電阻分壓形式，分壓電路輸出連接Zl，Zl起到了電子開關的作用，本實施例中採用TL431實現，同時其正負極串聯接入兩個光耦器件的原邊，第一光耦OPlO用於鎖定Zl觸發端電壓，第二光耦OPll作為信號生成電路的一部分，用於驅動產生缺N線信號，缺N線信號送入MCU主控單元，同時還送入各子模塊。
[0031]具體來說，由VBUS檢測母線電壓，當母線電壓超過一定限值時，Zl打開，光耦0P10, OPll導通，其中OPlO導通後將信號保持並鎖定，OPll把信號送到端子板上將三臺電源模塊的PFC關閉，並將信號鎖定同時送給MCU,報告故障。
[0032]上述電路實現第一重保護，電路還包括第二重保護，是由尖峰抑制二極體DlOO和電阻R410組成的，當在出現瞬間高壓時，DlOO導通將過高的電壓尖峰吸收。
[0033]通過這兩重保護，切斷了三相輸入的電流迴路，使分擔在三個電源模塊上的電壓比較平均即為整流後電容均分的電壓，從而抑制了母線電壓上升。
[0034]本實施例中是以三個子模塊為例，但本專利不限於此，可拓展為三相併聯，每相有兩個或兩個以上的子模塊並聯。其結構為在C0NVERTER1、2、3上分別並聯規格相同而且數量相同的模塊。
[0035]以上給出一種具體的實施方式，但本實用新型不局限於所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在於基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據本實用新型的教導，設計出各種變形的結構、參數並不需要花費創造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種電源裝置，包括三個分別連接在A、B、C三相上的三個子模塊，三個子模塊的輸出端並聯在直流母線上，其特徵在於，每個子模塊均設有一個對應的缺N線保護電路，缺N線保護電路至少由一個電壓檢測電路和信號生成電路構成，電壓檢測電路輸入連接直流母線，輸出連接一個電子開關電路的觸發端，該電子開關電路輸出控制連接信號生成電路，信號生成電路的輸出連接各子模塊。
2.根據權利要求1所述的一種電源裝置，其特徵在於，所述電壓檢測電路為一個串聯電阻分壓電路。
3.根據權利要求1或2所述的一種電源裝置，其特徵在於，所述電子開關電路還控制連接一個信號鎖定電路。
4.根據權利要求3所述的一種電源裝置，其特徵在於，所述信號鎖定電路包括一個光耦器件(0P10)，該光耦器件(OPlO)的原邊與所述電子開關串聯，副邊連接穩壓元件，穩壓元件用於鎖定所述分壓電路電壓。
5.根據權利要求1所述的一種電源裝置，其特徵在於，直流母線上還連接有尖峰抑制二極體。
6.一種缺N線保護電路，其特徵在於，缺N線保護電路至少由一個電壓檢測電路和信號生成電路構成，電壓檢測電路輸入連接直流母線，輸出連接一個電子開關電路的觸發端，該電子開關電路輸出控制連接信號生成電路，信號生成電路的輸出連接各子模塊。
7.根據權利要求6所述的一種缺N線保護電路，其特徵在於，所述電壓檢測電路為一個串聯電阻分壓電路。
8.根據權利要求6或7所述的一種缺N線保護電路，其特徵在於，所述電子開關電路還控制連接一個信號鎖定電路。
9.根據權利要求8所述的一種缺N線保護電路，其特徵在於，所述信號鎖定電路包括一個光耦器件(0P10)，該光耦器件(0P10)的原邊與所述電子開關串聯，副邊連接穩壓元件，穩壓元件用於鎖定所述分壓電路電壓。
10.根據權利要求6所述的一種缺N線保護電路，其特徵在於，直流母線上還連接有尖峰抑制二極體。
【文檔編號】H02M1/32GK203859692SQ201420123499
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】陳志雄, 丁振偉, 王瑞冬, 魏眾 申請人:許繼電氣股份有限公司, 許繼電源有限公司