逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置的製作方法

2023-12-05 23:58:51 1

專利名稱：逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置的製作方法
技術領域：
逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置技術領域[0001]本實用新型屬於電力電子領域，具體涉及一種逆變器輸出短路保護和輸出過載保 護裝置。
背景技術：
[0002]隨著風能、太陽能得到越來越廣泛的應用，傳統的直流變交流技術不僅僅用作於 不間斷停電電源中，在風能、太陽能發電和家用太陽能利用方面也是越來越多的得到推廣 使用，這就對逆變電源的連續工作和逆變電源適應所處的工作環境提出了更高的要求，特 別是在適應不同特性的負載方面要求逆變電源要經得住浪湧負載的衝擊，同時要求逆變電 源對輸出端的負載在出現過載、短路時要及時做出保護，這也是一直困擾現有逆變技術一 個難題。[0003]現有逆變電源在負載出現短路故障和過載時一般是靠檢測電源的工作電流來判 別負載是否有短路，即通過設定一定的閥值與工作電流信號進行比較，由於逆變器所面臨 的負載的特殊性及有感性負載、容性負載、阻性等負載，這些負載有的在工作時會產生比額 度工作電流大很多的浪湧電流，當有浪湧負載出現時，逆變器的保護電路很難準確的判斷 出是因為負載短路還是負載特性所決定的，當閥值設置得太小，保護電路容易出現誤觸發 保護，當閥值設置得太大，逆變器的功率元件會因工作電流過大而損壞，另外，逆變器會因 負載的突變會出現停機或是無法正常啟動的現象。為了適應這些不同特性的負載要求，所 以一般不得不加大逆變電源功率器件的功率等級，這樣使得電路成本增加。實用新型內容[0004]為克服上述缺陷，本實用新型提供了一種逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝 置，能夠提高逆變器輸出短路保護和輸出過載保護的可靠性，而且可提高電能變換裝置中 逆變器在輸出過載，輸出短路狀態下得到可靠的保護，使之能長期可靠的運行。[0005]為實現上述目的，本實用新型提供一種變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置， 其改進之處在於，所述裝置包括單片機控制單元(01)、驅動模塊(02)、全橋功率變換器(03)、電壓檢測電路(04)、整流濾波電路(05)、電流檢測電路(07)、峰值檢波電路(08)及電 壓電流環保護電路(06);所述電壓電流環電路分別與所述峰值檢波電路、所述整流電路和 所述單片機控制單元連接，所述單片機控制單元、所述驅動模塊、所述全橋功率變換器、所 述電流檢測電路和所述峰值檢波電路構成閉合迴路；所述全橋功率變換器的輸出側依次連 接所述電壓檢測電路和所述整流濾波電路；所述整流濾波電路的輸出側與所述單片機控制 單元連接。[0006]本實用新型提供的優選技術方案中，所述單片機控制單元採用型號為79R)82的-H-* I I心/T O[0007]本實用新型提供的第二優選技術方案中，所述驅動模塊採用型號為1R2110的芯 片。[0008]本實用新型提供的第三優選技術方案中，所述全橋功率變換器由IGBT器件構成。[0009]與現有技術比，本實用新型提供的一種逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝 置，可以有效的防止因負載過載、短路對逆變電源的損壞；而且，由於負載短路保護和負載 過載保護分別採用了判別電壓和電流的方式，保護電路不會誤觸發，當負載突變時逆變電 源也能穩定、可靠的工作，特別是在輸出負載在短路的情況下開啟電源時，電源的短路電流 很小，可有效的防止對功率器件的衝擊，大大的提高了電源的安全性和可靠性，同時也減小 了成本。


[0010]圖1為逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置的結構圖。[0011]圖2為電流檢測、電壓檢測、電壓電流環保護電路原理圖。
具體實施方式
[0012]逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置，包括單片機控制單元、驅動模塊、全橋 功率變換器、電壓檢測電路、整流濾波電路、電流檢測電路、峰值檢波電路及電壓電流環保 護電路。所述電壓、電流環電路與所述峰值檢波電路連接，所述電壓、電流環電路與所述整 流電路連接，所述單片機控制單元分別與所述的電壓、電流環保護電路和所述整流電路以 及所述峰值檢波電路連接，所述單片機控制單元與所述驅動模塊、所述全橋功率變換器連 接。[0013]所述的峰值檢波電路與電流檢測電路連接，所屬的電流檢測電路與所述的全橋功 率變換器連接。[0014]所述的整流濾波電路與所述的電壓檢測電路連接，所述的電壓檢測電路與所述的 全橋功率變換器輸出端連接。[0015]通過降壓變壓器對逆變器輸出電壓進行採樣，經整流濾波後得到與輸出電壓成比 例的正直流電壓VFB，VFB同時加到單片機控制單元和電壓、電流環保護電路。當電源開啟 時，由於單片機控制單元設有軟啟動功能輸出電壓會從OV緩慢升至額定輸出電壓，在逆變 器啟動時單片機控制單元同時檢測VFB，如負載有短路則VFB為0V，單片機控制單元會立即 關閉SPWM信號輸出，起到在負載短路開機時逆變器得到保護。在逆變器正常運行過程中， 當出現負載短路情況時，同樣的VFB突然的會變為0V，此時電壓、電流環保護電路輸出高電 平到單片機控制單元，檢測到此電平後會立即關閉SPWM信號輸出，使逆變電源得到保護。[0016]通過電流檢測電路對逆變電源工作電流進行採樣，經峰值檢波放大電路得到與逆 變電源輸出功率大小成比例的正電壓Ip-p，lp-p同時加到單片機控制單元和電壓、電流環 保護電路，單片機對此信號進行A/D採樣用於判別輸出負載大小，以便對輸出過載實行延 時保護。lp-p加到電壓、電流環保護電路與預先所設設定的基準電壓進行比較，當輸出負載 超過說設過載保護的最大值時，電壓、電流環保護電路輸出高電平到單片機控制單元，檢測 到此電平後會立即關閉SPWM信號輸出，使逆變電源得到保護。[0017]由於的逆變電源在開啟的瞬間，其輸出電壓為0V，為防止電壓、電流環保護電路產 生中斷信號關閉SPWM信號，在開啟其電源時，單片機控制單元會向電壓、電流環保護電路 發出電平信號VST，此信號用於在逆變電源在軟啟動過程中僅將電壓環保電路進行封鎖，使之輸出低電平，以便電源能正常啟動。[0018]下面通過實施例對逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置做進一步說明。[0019]如圖1所示，逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置，包括單片機控制單元 01，、驅動模塊02、全橋功率變換器03、電流檢測電路04、峰值檢波電路05、電壓電流環保 護電路06、電壓檢測電路07、整流濾波電路08，同時還包括單片機控制單元01與驅動模塊 02、電流檢測電路04、峰值檢波電路05、電壓電流環保護電路06連接，峰值檢波電路05與 電壓電流環保護電路06連接，峰值檢波電路05與電流檢測電路04連接，整流濾波電路08 與電壓電流環保護電路06、電壓檢測電路07連接。[0020]通過降壓變壓器對逆變器輸出電壓進行採樣，經整流濾波後得到與輸出電壓成比 例的正直流電壓VFB，VFB同時加到單片機控制單元和電壓、電流環保護電路。當電源開啟 時，由於單片機控制單元設[0021]有軟啟動功能輸出電壓會從OV緩慢升至額定輸出電壓，在逆變器啟動的時單片 機控制單元同時檢測VFB，如負載有短路則VFB為0V，單片機控制單元會立即關閉SPWM信 號輸出，起到在負載短路開機時逆變器得到保護。在逆變器正常運行過程中，當出現負載短 路情況時，同樣的VFB突然的會變為0V，此時電壓、電流環保護電路輸出高電平到單片機控 制單元，檢測到此電平後會立即關閉SPWM信號輸出，使逆變電源得到保護。[0022]通過電流檢測電路對逆變電源工作電流進行採樣，經峰值檢波放大電路得到與逆 變電源輸出功率大小成比例的正電壓Ip-p，Ip-p同時加到單片機控制單元和電壓、電流環 保護電路，單片機對此信號進行A/D採樣用於判別輸出負載大小，以便對輸出過載實行延 時保護。lp-p加到電壓、電流環保護電路與預先所設設定的基準電壓進行比較，當輸出負載 超過說設過載保護的最大值時，電壓、電流環保護電路輸出高電平到單片機控制單元，檢測 到此電平後會立即關閉SPWM信號輸出，使逆變電源得到保護。[0023]由於的逆變電源在開啟的瞬間，其輸出電壓為0V，為防止電壓、電流環保護電路產 生中斷信號關閉SPWM信號，在開啟其電源時，單片機控制單元會向電壓、電流環保護電路 發出電平信號VST，此信號用於在逆變電源在軟啟動過程中僅將電壓環保電路進行封鎖，使 之輸出低電平，以便電源能正常啟動。[0024]圖2為電流檢測、電壓檢測、電壓電流環保護電路原理圖，電流信號(_861186經U3B 放大檢波後得到對應相於對負載大小的電壓信號lp-p，lp-p 一路經開關二極體D16加到 由U4A組成的電壓電流保保護電路，當此信號超過我們預先所設定的最大值時，U4A輸出高 電平，單片機接到此信號後會立即關閉SPWM信號，逆變器將停止工作。此外，單片機還會對 IP-P信號進行A/D採樣用於判斷負載大小，實現對輸出過載的延時保護，以便使啟動功率 達到逆變器3倍額度功率的負載能順利啟動。[0025]逆變器輸出電壓經降壓變壓器降壓後加到整流D9、DIO、D13、D14、C4組成的整流 濾波迴路後得到VFB，在逆變器輸出正常時，比較器U4B輸出低電平，當負載短路時，U4B會 輸出高電平，此點評經R22、D4，加到由U4A組成的電壓電流保保護電路，U4A輸出高電平，單 片機接到此信號後會立即關閉SPWM信號，逆變器將停止工作。此外，單片機還會對VFB信號 進行A/D採樣用於判斷輸出電壓大小和開機時負載是否有短路發生，當逆變器開啟時，單 片機在執行軟啟動時同時還檢測VFB信號，當單片機發出的SPWM信號的脈衝寬度增加時， 如果沒檢測到VFB信號單片機會認為負載有短路發生，此時單片機會立即關閉SPWM信號，逆變器將停止工作，整過過程時間很短，在負載短路的情況下開啟逆變器時，逆變器的功率 原件在承受很小衝擊電流的情況下就能得到快速可靠地保護。[0026]由於電源在剛開啟時電源沒有輸出，為了讓電源能正常啟動，單片機會發出低電 平信號VST使Q23、Q1導通，強行讓D4的A端為低電平，待電源正常啟動後單片機會讓VST 變成高點平使Q23、Ql截止，為保護電路正常工作做好準備。[0027]所述單片機控制單元採用型號為79R)82的晶片。所述驅動模塊採用型號為 1R2110的晶片。所述全橋功率變換器由IGBT器件構成。[0028]需要聲明的是，本實用新型內容及具體實施方式
意在證明本實用新型所提供技術 方案的實際應用，不應解釋為對本實用新型保護範圍的限定。本領域技術人員在本實用新 型的精神和原理啟發下，可作各種修改、等同替換、或改進。但這些變更或修改均在申請待 批的保護範圍內。
權利要求1.一種逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置，其特徵在於，所述裝置包括單片機控制單元(01)、驅動模塊(02)、全橋功率變換器(03)、電壓檢測電路(04)、整流濾波電路(05)、電流檢測電路(07)、峰值檢波電路(08)及電壓電流環保護電路(06);所述電壓電流環電路分別與所述峰值檢波電路、所述整流電路和所述單片機控制單元連接，所述單片機控制單元、所述驅動模塊、所述全橋功率變換器、所述電流檢測電路和所述峰值檢波電路構成閉合迴路；所述全橋功率變換器的輸出側依次連接所述電壓檢測電路和所述整流濾波電路；所述整流濾波電路的輸出側與所述單片機控制單元連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述單片機控制單元採用型號為7冊082 的晶片。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述驅動模塊採用型號為1R2110的晶片。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述全橋功率變換器由IGBT器件構成。
專利摘要本實用新型提供了一種逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置，包括單片機控制單元(01)、驅動模塊(02)、全橋功率變換器(03)、電壓檢測電路(04)、整流濾波電路(05)、電流檢測電路(07)、峰值檢波電路(08)及電壓電流環保護電路(06)；所述電壓電流環電路分別與所述峰值檢波電路、所述整流電路和所述單片機控制單元連接，所述單片機控制單元、所述驅動模塊、所述全橋功率變換器、所述電流檢測電路和所述峰值檢波電路構成閉合迴路A；所述單片機控制單元、所述驅動模塊、所述全橋功率變換器、電壓檢測電路、整流濾波電路構成閉合迴路B。本實用新型提供的逆變器輸出短路保護和輸出過載保護裝置，能夠提高逆變器輸出短路保護和輸出過載保護的可靠性。
文檔編號H02M1/36GK202840489SQ20122044871
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月5日 優先權日2012年9月5日
發明者魯家厚, 杜金龍 申請人:成都科方電源技術有限公司