一种电容故障的保护电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电容故障的保护电路，用于发电系统中，发电系统包括通过直流母线连接直流源、半导体逆变器，逆变器另一端连接交流侧；直流母线之间串联有2或2个以上具有缓冲和滤波功能的电容；保护电路包括采样电路、比较器和基准电压模块；采样电路与直流母线以及串联电容的串接点进行连接，并进行电压采样；比较器分别连接采样电路和基准电压模块，通过判断采样电路采集的采样电压是否超过基准电压模块中设置的基准电压范围来做保护判断，若是，则触发保护功能。使用时，它可以一方面切断前级的直流供电通路和后级的交流侧供电通路，另一方面泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能，避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容。

【技术实现步骤摘要】
一种电容故障的保护电路
本专利技术涉及一种保护电路，特别是一种电容故障的保护电路，特别适用于新能源发电系统中。
技术介绍
随着新能源发电系统的能效要求逐渐地提高，对新能源发电系统的能效至关重要的核心部件的半导体功率变换器和系统线路损耗提出了更高的要求。而降低线路中电流，是最有效提升能效的措施之一。于是新能源发电系统中的直流母线电压也逐渐抬高，从600V被抬高到1000V，甚至有提高到1500V，以进一步减小输入电流，降低线路损耗，提升系统效率。图1所示为典型的新能源发电系统电路框图，主要由新能源发电系统的直流源、电解电容CEl和CE2，和半导体逆变器三部分组成，其中新能源发电系统的直流电源与后续的半导体逆变器都需要大容量的直流母线电解电容进行缓冲和滤波。由于电解电容器的最高耐压为500V，为符合不断抬高的输入电压的要求，通常采用会至少2个500V电解电容进行串联，如图1中的CEl和CE2所示，CEl和CE2串联后分别连接至直流母线(+ )正端和直流母线(-)负端，然后级联至半导体逆变器，以连接交流侧进行发电。为符合1500V输入电压或者更高的输入电压的要求，就需要多个500V电解电容器进行串联，比如3个、4个串联、或者更多个串联，如图2所示，由电解电容CE1、CE2、…和CEn多个电解电容串联后跨接与直流母线(+ )正端和直流母线(_)负端之间。另外，图1和图2中的半导体逆变器都可以为单相逆变器，也可以为三相逆变器。下面先以图1所示典型的2个电解电容串接的新能源发电系统电路为例，来阐述目前新能源发电系统存在的安全故障和人生安全问题。当图1中的电解电容CEl失效发生故障，出现短路现象时，如图3所示。直流母线电压就会直接全部加至CE2，同时系统中直流侧和交流侧所有的电能全部会集聚至电解电容CE2上，由电解电容CE2单独承担，这样会至少造成电解电容CE2过压击穿炸裂，甚至冒烟和起火现象，造成安全故障及人身安全。然而，这样的安全故障却不足以触发电解电容前级直流电源和半导体逆变器后级交流侧常规的保护措施动作，切断直流电源侧和逆变器交流侧的电能灌入正常的电解电容器CE2。当CE2发生故障，出现短路现象时，如图4所示，也是相同情况，直流母线电压就会直接全部加至CEl，同时系统中直流侧和交流侧所有的电能全部会集聚至电解电容CEl上，由电解电容CEl单独承担，这样会至少造成电解电容CEl过压击穿炸裂，甚至冒烟和起火现象，造成安全故障及人身安全。然而，这样的安全故障也不足以触发电解电容前级直流电源和半导体逆变器后级交流侧常规的保护措施动作，切断直流电源侧和逆变器交流侧的电能灌入电解电容器CEl。还有另一种情况也会引起电解电容的过压击穿炸裂，最终导致冒烟和起火现象。当电解电容CEl和CE2随着时间推移，电解液会不断挥发，引起电解电容的容值减少，但是CEl和CE2容量减少程度往往会不同，即使采用均压电路，但电解电容容量变化超出均压电路的能力范围后，也会引起CEl和CE2承担的电压差异变大，其中一个电解电容器超出的额定电压500V，引起相关电解电容的过压击穿炸裂现象，也会导致冒烟和起火现象，造成安全故障及人身安全。同样这样的安全故障也不足以触发常规的保护措施动作，切断直流输入侧和逆变器交流侧的电能灌入未失效的电解电容器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电容故障的保护电路，主要用于解决发电系统电路中直流侧的电容的失效故障引起的安全问题，使用时，它可以给前级发电系统的直流电源和后级半导体逆变器发送触发信号来实施电解电容保护功能；当串联电容中的其中一个电解电容失效时，一方面切断前级的直流供电通路和后级的交流侧供电通路，另一方面泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能，避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容，发生过压击穿炸裂的现象，以实现对剩下的电容的保护，避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。为实现上述目的，本专利技术是这样实现的。—种电容故障的保护电路，用于发电系统中，所述的发电系统包括通过直流母线连接直流源、半导体逆变器，逆变器另一端连接交流侧;直流母线之间串联有2或2个以上具有缓冲和滤波功能的电容;其特征在于:所述的保护电路包括采样电路、比较器和基准电压模块;其中:所述的采样电路与直流母线以及串联电容的串接点进行连接，并进行电压采样；所述的比较器分别连接采样电路和基准电压模块，通过判断采样电路采集的采样电压是否超过基准电压模块中设置的基准电压范围来做保护判断，若是，则触发保护功能。所述的电容故障的保护电路，其特征在于:所述的保护功能包括通过比较器发出的保护触发信号切断前级的直流源的供电通路和后级的交流侧的供电通路。所述的电容故障的保护电路，其特征在于:所述的保护功能包括通过比较器发出的保护触发信号控制后级半导体逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通，来泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能，避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容。所述的电容故障的保护电路，其特征在于:所述的半导体逆变器为单相逆变器或三相逆变器。本专利技术提出的发电系统中电容故障保护电路，可以解决常规的保护电路和装置无法辨识电容故障的缺陷，确保发电系统安全运行；同时增加的保护电路简单可靠容易实现，是一种性价比高的解决方案。【附图说明】图1是现有的新能源发电系统电路框图。图2是现有的多个电解电容器串接的新能源发电系统电路框图。图3是CEl失效故障短路下的新能源发电系统电路框图。图4是CE2失效故障短路下的新能源发电系统电路框图。图5是本专利技术保护电路应用于新能源发电系统电路框图。图6是本专利技术中保护电路的内部电路框图。图7是本专利技术实施例1的结构示意图。图8是本专利技术实施例2的结构示意图。图9是本专利技术实施例3的结构示意图。图10是本专利技术实施例4的结构示意图。图中:A:新能源发电系统的直流源;M:直流母线(+);N:直流母线(-);C:半导体逆变器(单相或三相逆变器);B:交流侧；1:保护电路；11:触发信号;21:电解电容CEl; 22:电解电容CE2; 23:电解电容CEn-1; 24:电解电容CEn; 31:基准电压Vref; 32:比较器;33:采样电路；34:保护电路;51:半导体逆变器;52:驱动电路;53:控制板;61:晶体管Ql; 62:晶体管Q2; 63:晶体管Q3；64:晶体管Q4；65:电感LI ；66:电容Cl ；71:桥臂A;72:桥臂B；73:桥臂C；81:晶体管Qal ； 82:晶体管QbI ； 83:晶体管Qcl ；84:晶体管Qa2 ； 85:晶体管Qb2 ； 86:晶体管Qc2 ；91:电感La;92:电感Lb;93:电感Lc;94:电容Ca;95:电容Cb;96:电容Ce。【具体实施方式】本专利技术公开了一种直流发电侧电解电容故障的保护电路，如图5所示:该保护电路通过检测直流母线电压Vin各个串联电解电容的连接点电压Vd、Vc2、Vcn-1^PVcn，与保护电路中的保护点设置范围进行比较，给前级新能源发电系统的直流电源和后级半导体逆变器发送触发信号来实施电解电容保护功能；当串联电解电容中的其中一个电解电容失效时，各连接点电压会超出保护电路中设置的保护范围，保护电路就会向前级新能源发电系统的直流源和后级半导体逆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容故障的保护电路，用于发电系统中，所述的发电系统包括通过直流母线连接直流源、半导体逆变器，逆变器另一端连接交流侧;直流母线之间串联有2或2个以上具有缓冲和滤波功能的电容;其特征在于:所述的保护电路包括采样电路、比较器和基准电压模块;其中: 所述的采样电路与直流母线以及串联电容的串接点进行连接，并进行电压采样； 所述的比较器分别连接采样电路和基准电压模块，通过判断采样电路采集的采样电压是否超过基准电压模块中设置的基准电压范围来做保护判断，若是，则触发保护功能。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫春，黄敏超，
申请(专利权)人：李卫春，
类型：发明
国别省市：