限流保护电路及保护方法技术

公开了一种限流保护电路，该限流保护电路与逆变电路的输出端相连，该限流保护电路包括：交流电压采样及微分电路获取逆变电路中逆变电容的电压，并对其进行微分处理以获取逆变电容的电流，并将该电流作为逆变电路的输出电流；对逆变电容的电流进行归一化处理，获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出电容电流限流电路输出触发信号。逆变电感电流采样电路在获取触发信号后，对逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。该电路减少了整体电路的体积，降低了成本，提高了功率密度，解决了投载瞬间的电流应力过大的问题。

【技术实现步骤摘要】
限流保护电路及保护方法
本申请涉及电源电路领域，尤其涉及一种限流保护电路及保护方法。
技术介绍
对于不间断电源(UninterruptiblePowerSystem/UninterruptiblePowerSupply，UPS)，在实际应用时后级负载通常为纯R载、RC载、钳位电路RCD负载、RL载,输出负载带含电容C负载时，由于投载瞬间电容电流会发生突变，导致瞬间产生较大的电流会给电路中的半导体器件，如绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxidesemiconductor，MOS)和可控硅整流器(siliconcontrolledrectifier，SCR)造成很大的电流应力，为了解决瞬投时较大的电流应力通常在UPS的逆变输出增加CT，如图1所示，用CT采样输出电流，经过运放调理后利用比较器产生硬件过流信号，硬件过流信号给控制单元进行逻辑处理后,进行封波处理限制较大电流对半导体器件产生的过应力问题。现有常规技术采用CT进行采样电感电流，使用电感电流作为电容C载预限流触发信号，即采样后的电流经运放进行调理后送进比较器，根据硬件电路的阀值设置产生保护信号，此保护信号对INV电感电流产生作用，将最终的保护信号送进控制器单元，如复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice，CPLD)进行驱动封波处理，该封波处理为对该输出支路的电流进行阻断，即使该输出支路处于断路(无输出)状态，防止UPS输出带不同负载瞬投时，产生大的电流应力对半导体器件造成损害。然而，对UPS来说，该方案可以满足限制半导体器件过应力的要求，但是该方案具有成本高、体积大、电路形式复杂等缺陷，且CT采样电感电流存在一定的时延，产生大的电流应力时，对半导体器件保护的可靠性较低。
技术实现思路
本申请提供了一种限流保护电路及保护方法，该限流保护电路可以自适应解决了投载瞬间的电流应力过大的问题，同时实现高效及实时性的限流保护，同时降低了成本，减小了设计冗余，又提高了功率密度。第一方面，提供了一种限流保护电路。该限流保护电路与逆变电路的输出端相连，该限流保护电路可以包括逆变电感电流限流电路、交流电压采样及微分电路和输出电容电流限流电路。交流电压采样及微分电路用于获取逆变电路中逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流，并将逆变电容的电流作为逆变电路的输出电流；交流电压采样及微分电路还用于对逆变电容的电流进行归一化处理，以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。输出电容电流限流电路用于当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，以指示输出的电感电流发生过流，第一偏置电压与第二偏置电压为逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值。逆变电感电流采样电路用于在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。该限流保护电路利用输出电压的微分量对输出支路进行控制，减少了整体电路的体积，降低了成本，提高了功率密度，同时结合过流保护的限流点的自适应解决了投载瞬间的电流应力过大的问题。在一个可选的实现中，交流电压采样及微分电路包括交流电压采样电路和电压微分运算电路。交流电压采样电路的输入端为交流电压采样及微分电路的输入端，交流电压采样电路的输出端与电压微分运算电路的输入端相连，电压微分运算电路的输出端为交流电压采样及微分电路的输出端，交流电压采样电路用于将逆变电容的第一输出电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压。电压微分运算电路用于对逆变电容放大调理后的电压进行微分处理，输出逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。在一个可选的实现中，逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)，其中，Vp为逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。在一个可选的实现中，输出电容电流限流电路包括第一保护电路和第二保护电路，输出电流限流保护电路的输入端为第一保护电路的第一输入端与第二保护电路的第一输入端的交点，第一保护电路的第二输入端接入第一偏置电压，第二保护电路的第二输入端接入第二偏置电压；第一保护电路的输出端与第二保护电路的输出端的交点与晶体管的栅极连接，晶体管的源极接地，晶体管的漏极与偏置电阻串联后接电源，晶体管的漏极与偏置电阻的交点为输出电流限流保护电路的输出端。在一个可选的实现中，输出电容电流限流电路，具体用于当第一保护电路接收的逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压时，通过第一输出端或第二输出端输出触发信号；或者，当第二保护电路接收的逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压小于第二偏置电压时，通过第一输出端或第二输出端输出触发信号。在一个可选的实现中，逆变电感电流限流电路，具体用于根据输出电容电流限流电路的输出端口输出的触发信号，根据该触发信号改变逆变电感电流限流电路输出的受控参考电压的电压值，以使对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。在一个可选的实现中，逆变电感电流限流电路，具体用于根据输出电容电流限流电路的输出端口输出的触发信号，根据该触发信号改变逆变电感电流限流电路中过流保护的输出电流阈值，以使对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。第二方面，提供了一种限流保护方法，该方法的执行主体为限流保护电路，限流保护电路与逆变电路的输出端相连，该方法可以包括：获取逆变电路中逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流，对逆变电容的电流进行归一化处理，以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，第一偏置电压与第二偏置电压为逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值。在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。在一个可选的实现中，对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流；对所述逆变电容的电流进行归一化处理以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压，包括：将逆变电容的电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压。对逆变电容放大调理后的电压行微分处理以获取所述逆变电容的电流，经归一化处理后，输出实时的逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。在一个可选的实现中，逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)，其中，Vp为逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。在一个可选的实现中，当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，包括：当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压时，输出触发信号；或者，当第二输出电压小于第二偏置电压时，输出触发信号。在一个可选的实现中，在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限流保护电路，其特征在于，所述限流保护电路与逆变电路的输出端相连，所述限流保护电路包括逆变电感电流限流电路、交流电压采样及微分电路和输出电容电流限流电路，所述交流电压采样及微分电路，用于获取所述逆变电路中逆变电容的电压，并对所述逆变电容的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，并将所述逆变电容的电流作为所述逆变电路的输出电流；所述交流电压采样及微分电路还用于对所述逆变电容的电流进行归一化处理，以获取所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压；所述输出电容电流限流电路，用于当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，所述第一偏置电压与所述第二偏置电压为所述逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值；所述逆变电感电流限流电路，用于在获取所述触发信号后，根据所述触发信号对所述逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种限流保护电路，其特征在于，所述限流保护电路与逆变电路的输出端相连，所述限流保护电路包括逆变电感电流限流电路、交流电压采样及微分电路和输出电容电流限流电路，所述交流电压采样及微分电路，用于获取所述逆变电路中逆变电容的电压，并对所述逆变电容的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，并将所述逆变电容的电流作为所述逆变电路的输出电流；所述交流电压采样及微分电路还用于对所述逆变电容的电流进行归一化处理，以获取所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压；所述输出电容电流限流电路，用于当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，所述第一偏置电压与所述第二偏置电压为所述逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值；所述逆变电感电流限流电路，用于在获取所述触发信号后，根据所述触发信号对所述逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述交流电压采样及微分电路包括交流电压采样电路和电压微分运算电路，所述交流电压采样电路的输入端为所述交流电压采样及微分电路的输入端，所述交流电压采样电路的输出端与所述电压微分运算电路的输入端相连，所述电压微分运算电路的输出端为所述交流电压采样及微分电路的输出端，所述交流电压采样电路，用于将所述逆变电容的电压进行放大调理，输出所述逆变电容放大调理后的电压；所述电压微分运算电路，用于对所述逆变电容放大调理后的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，经归一化处理后，输出所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)其中，Vp为所述逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为所述逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输出电容电流限流电路包括第一保护电路和第二保护电路，所述输出电流限流保护电路的输入端为所述第一保护电路的第一输入端与所述第二保护电路的第一输入端的交点，所述第一保护电路的第二输入端接入第一偏置电压，所述第二保护电路的第二输入端接入第二偏置电压；所述第一保护电路的输出端与所述第二保护电路的输出端的交点与晶体管的栅极连接，所述晶体管的源极接地，所述晶体管的漏极与偏置电阻串联后接电源，所述晶体管的漏极与所述偏置电阻的交点为所述输出电流限流保护电路的输出端。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述输出电容电流限流电路，具体用于当所述第一保护电路接收的所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于所述第一偏置电压时，通过所述第一输出端或所述第二输出端输出所述触发信号；或者，当所述第二保护电路接收的所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压小于所述第二偏置电压时，通过所述第一输出端或所述第二输出端输出所述触发信号。6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述逆变电感电流限流电路，具体用于根据所述输出电容电流限流电路的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭欢，刘连伟，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44