三电平逆变装置的过流保护电路制造方法及图纸

技术编号:15767698 阅读:512 留言:0更新日期:2017-07-06 16:24
本实用新型专利技术实施例公开了一种三电平逆变装置的过流保护电路。所述电路包括:锁存单元,所述锁存单元用于当检测到所述续流电感出现过流之后,在逆变正半轴将第一IGBT栅极及第三IGBT栅极上的导通控制信号锁存一个脉冲宽度调制PWM周期之后再输出,当该两路IGBT关断后,电感电流继续过流,且达到第二级保护门限以后,在逆变正半轴锁存关断第二个IGBT。本实用新型专利技术实施例提供的三电平逆变装置的过流保护电路对在并机或者并网中出现的抽灌电流提供了有效的保护。

Overcurrent protection circuit of three level inverting device

The embodiment of the utility model discloses an overcurrent protection circuit of a three level inverter. The circuit includes a latch unit, a latch unit used when detecting the freewheeling inductance over-current in the inverter is half shaft of the first IGBT gate and IGBT gate three on the switch control signal latch after a periodic pulse width modulation PWM output, when the two IGBT after turning off the inductor current to flow, and then reach level second protection threshold in the positive half axis inverter latch off second IGBT. The overcurrent protection circuit of the three level inverter provided by the embodiment of the utility model provides the effective protection for the pumping current in the parallel or the grid connected.

【技术实现步骤摘要】
三电平逆变装置的过流保护电路
本技术实施例涉及不间断电源
,尤其涉及一种三电平逆变装置的过流保护电路。
技术介绍
现在不间断电源(Uninterruptiblepowersupply,UPS)行业中,为了提高效率同时降低成本,整流部分基本上都采用±400V的母线。逆变部分为了扩大选管范围,同时提高逆变效率,都采用三电平逆变。图1示出了上述三电平逆变装置的电路结构。参见图1,四个IGBT的集电极和发射极顺次串联,形成三电平逆变装置的桥臂。具体的,第一IGBTQ1A的集电极与直流正电压BUS+连接,第一IGBT的发射极与第二IGBTQ2A的集电极连接,第二IGBTQ2A的发射极与第三IGBTQ3A的集电极连接,第三IGBTQ3A的发射极与第四IGBTQ4A的集电极连接,第四IGBTQ4A的发射极与直流负电压BUS-连接。第二IGBTQ2A的发射极与由续流电感L1A和滤波电容C1A共同组成的滤波单元连接。所述滤波电容C1A的两端电压就是输出电压。另外,在第一IGBTQ1A的发射极与第三IGBTQ3A的发射极之间跨接有两个箝位二极管D5A、D6A。其中,第一箝位二极管D5A的阴极与第一IGBTQ1A的发射极连接,并且第一箝位二极管D5A的阳极与电压输出端口的负压输出端点连接;第二箝位二极管D6A的阴极与电压输出端口的负压输出端点连接,并且第二箝位二极管D6A的阳极与第三IGBTQ3A的发射极连接。四个IGBT的栅极输入信号两两互补。具体的,第一IGBT与第三IGBT的栅极输入信号互补,第二IGBT与第四IGBT的栅极输入信号互补。这就意味着,当第一IGBT的栅极输入信号是高电平时,第三IGBT的栅极输入信号必然是低电平。同样,当第二IGBT的栅极输入信号是低电平时,第四IGBT的栅极输入信号必然是高电平。由于四个IGBT的栅极输入信号能够控制各个IGBT的导通与否,因此,上述各个IGBT的栅极输入信号又被称为导通控制信号。三电平逆变中逆变绝缘栅双极型晶体管(Insulatedgatebipolartransistor,IGBT)电压应力为400V,可以选用600V的IGBT。但三电平逆变过流保护比两电平逆变要复杂,在多模块并机或并网逆变器中,它还存在灌电流保护问题。常见的保护方法有两种,一种是过流时关断三电平的外管,另一种是关闭所有IGBT。第一种保护在单机中应该常见,在保护依然能保证每个管的电压应力以及逆变桥臂的电压极性,但如果在逆变与旁路短路的情况下,由于逆变电压和市电存在电压差,这就会造成抽或灌电流。而另一种保护方式能解决这一问题,但在所有IGBT同时关断的同时容易造成IGBT结间电容充电不一致,从而造成IGBT分压不相等,容易造成IGBT过压击穿。
技术实现思路
针对上述技术问题,本技术实施例提供了一种三电平逆变装置的过流保护电路,以对在并机或者并网中出现的抽灌电流提供有效的保护。本技术实施例提供了一种三电平逆变装置的过流保护电路,所述三电平逆变装置为二极管箝位式三电平逆变装置,且所述二极管箝位式三电平逆变装置包括依次相互串联的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT,用于箝位的第一箝位二极管及第二箝位二极管,以及由续流电感和滤波电容组成的滤波单元,其特征在于,所述过流保护电路包括:第一锁存单元,所述第一锁存单元的输入端与所述续流电感连接,所述第一锁存单元的输出端与所述第一IGBT的栅极及所述第三IGBT的栅极连接,用于检测到所述续流电感出现过流时,将第一IGBT栅极及第三IGBT栅极上的导通控制信号锁存一个脉冲宽度调制PWM周期之后再输出。本技术实施例提供的三电平逆变装置的过流保护电路,通过设置电压比较器、RS触发器以及对应的输出级门电路,能够有效的防止在并机或者并网中出现的抽灌电流对于电路产生的不利影响。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1是现有技术提供的三电平逆变装置的电路结构图;图2是本技术第一实施例提供的三电平逆变装置的过流保护电路中第一锁存单元的电路结构图;图3是现有技术提供的三电平逆变装置的等效电路图;图4是本技术第二实施例提供的三电平逆变装置的过流保护电路的逻辑结构结构图;图5是本技术第二实施例提供的三电平逆变装置的过流保护电路中第二锁存单元的电路结构图;图6是本技术第二实施例提供的发生抽灌电流过流保护时电感电流及桥臂电压的波形图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术,而非对本技术的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。第一实施例本实施例提供了三电平逆变装置的过流保护电路的一种技术方案。在该技术方案中,三电平逆变装置的过流保护电路包括一个锁存单元,所述锁存单元用于将现有的三电平逆变装置中第一IGBT及第三IGBT的栅极上的导通控制信号锁存一个脉冲宽度调制PWM周期之后再输出。由于IGBT存在结间电容,图1中的三电平逆变装置可以表示为图3,当第一IGBTQ1A和第三IGBTQ3A关闭时,切断正母线的电流通路,电感通过第二IGBTQ2A和第一箝位二极管D5A续流,电流下降。在切断第一IGBTQ1A和第三IGBTQ3A前,第一IGBTQ1A导通,第三IGBTQ3A本身是关断的,桥臂电压为+400V。由于前一周期的箝位作用,第三IGBTQ3A和第四IGBTQ4A的极间电圧VCE都为400V。而第一IGBTQ1A管关断和一瞬间,由于第二IGBTQ2A和第一箝位二极管D5A的续流作用,第一IGBTQ1A的管压降为+400V,而第三IGBTQ3A和第四IGBTQ4A分担负母线的400V电压。这样每个IGBT的电压应力也正常,即使电感电流续流到零以后,输出电压和滤波电感L1A、IGBT结间电容产生谐振,谐振电流反向。由于第二箝位二极管D6A的箝位作用,第三IGBTQ3A和第四IGBTQ4A的管压降都不会超过400V。整个过程中,每个开关管工作在安全区域。这一保护过程对单机模式的过流、短路保护全部可靠。对于模块化UPS多机并联或并网逆变器的过流保护,涉及到并联的模块或市电间的抽灌电流,同样拿正半轴过流保护分析,此时的过流有几种情况:1、负载过载限流;2、模块间并联出故障,导致相互间的抽电流或灌电流。第二种情况中,又分并联的其它模块或市电电压比本模块高和低两种情况。当其它模块电压高时,由于并联部分出故障或调节速度较慢,此时其它模块会向本模块灌电流,灌电流是由第三IGBTQ3A导通,输出电压对地导通,电感反向储能。第三IGBTQ3A关断后电感电流通过第二IGBTQ2A和第一IGBTQ1A向正母线续流而形成,此时过流发生在第三IGBTQ3A导通期间,因此保护时,需锁存一个PWM周期,即在一个周期内关断第一IGBTQ1A和第三IGBTQ3A。在这种保护情况下,在第三IGBTQ3A关断前,第四IGBTQ4A的结间电容已充满电,使第四IGBTQ4A的极间电圧VCE箝位在负母线电压,第三IGBTQ3A关断后,电感电本文档来自技高网
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三电平逆变装置的过流保护电路

【技术保护点】
一种三电平逆变装置的过流保护电路,所述三电平逆变装置为二极管箝位式三电平逆变装置,且所述二极管箝位式三电平逆变装置包括依次相互串联的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT,用于箝位的第一箝位二极管及第二箝位二极管,以及由续流电感和滤波电容组成的滤波单元,其特征在于,所述过流保护电路包括:第一锁存单元,所述第一锁存单元的输入端与所述续流电感连接,所述第一锁存单元的输出端与所述第一IGBT的栅极及所述第三IGBT的栅极连接,用于检测到所述续流电感出现过流时,将第一IGBT栅极及第三IGBT栅极上的导通控制信号锁存一个脉冲宽度调制PWM周期之后再输出。

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变装置的过流保护电路,所述三电平逆变装置为二极管箝位式三电平逆变装置,且所述二极管箝位式三电平逆变装置包括依次相互串联的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT,用于箝位的第一箝位二极管及第二箝位二极管,以及由续流电感和滤波电容组成的滤波单元,其特征在于,所述过流保护电路包括:第一锁存单元,所述第一锁存单元的输入端与所述续流电感连接,所述第一锁存单元的输出端与所述第一IGBT的栅极及所述第三IGBT的栅极连接,用于检测到所述续流电感出现过流时,将第一IGBT栅极及第三IGBT栅极上的导通控制信号锁存一个脉冲宽度调制PWM周期之后再输出。2.根据权利要求1所述的三电平逆变装置的过流保护电路,其特征在于,所述第一锁存单元包括:电压比较器,所述电压比较器的一个输入端与所述续流电感连接,另一个输入端与第一比较参考信号连接,所述电压比较器的输出端与RS触发器的S信号输入端连接,用于将所述滤波电容的两端电压与所述第一比较参考信号比较;RS触发器,所述RS触发器是基本RS触发器,其R信号输入端与PWM周期信号连接,用于对所述导通控制信号进行锁存;第一与非门与第二与非门,所述RS触发器的反相信号输出端分别与所述第一与非门及所述第二与非门的一个反相信号输入端连接,用于对经过锁存的导通控制信号输出。3.根据权利要求1所述的三电平逆变装置的过流保护电路,其特征在于,所述第一锁存单元包括:电压比较器,所述电压比较器的一个输入端与所述续流电感连接,另一个输入端与第一比较参考信号连接,所述电压比较器的输出端与RS触发器的S信号输入端连接,用于将所述滤波电容的两端电压与所述第一比较参考信号比较;RS触发器,所述RS触发器是基本RS触发器,其R信号输入端与PWM周期信号连接,用于对所述导通控制信号进行锁存;第一或门与第二或门,所述RS触发器的反相信号输出端分别与所述第一或门及所述第二或门的一个同相信号输入端连接,用于对经过锁存的导通控制信号输出。4.根据权利要求1所述的三电平逆变装置的过流保护电路,其特征在于,所述第一锁存单元包括:电压比较器,所述电压比较器的一个输入端与所述续流电感连接,另一个输入端与第一比较参考信号连接...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈华贵胡同军
申请(专利权)人:广东志成冠军集团有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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