大功率电源用开关电源逆变器保护系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统包括分别输出至逆变器控制器的输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电流检测电路和输出电压钳位电路；还包括逆变器驱动和保护电路，其包括共导逻辑保护电路、上桥臂驱动IC、下桥臂驱动IC，以及门极驱动互锁电路，所述的门极驱动互锁电路包括基极与下桥臂驱动IC输出相连的互锁三极管，所述的互锁三极管的集电极连接上桥臂IGBT管门极，发射极连接H桥输出。

【技术实现步骤摘要】
大功率电源用开关电源逆变器保护系统及控制方法
本专利技术属于开关电源
，具体涉及一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统及控制方法。
技术介绍
一般的大功率开关电源的逆变器由四个IGBT(绝缘栅双极型晶体管)组成，上桥臂由IGBTQ1B、Q2B、组成，下桥臂由可控硅Q1A、Q2A组成，其中绝缘栅双极型晶体管Q1B的发射极与绝缘栅双极型晶体管Q1A的集电极连接构成一个桥臂，其中绝缘栅双极型晶体管Q2B的发射极与绝缘栅双极型晶体管Q2A的集电极连接构成一个桥臂。针对逆变器的保护是单纯依靠驱动芯片对逆变器的功率管的管压降的检测进行保护的。这种保护方式具有以下一些问题。1、保护比较单一，关键保护没有冗余功能，一旦唯一节点保护失效，就没有其他补救措施了，将是灾难结果。2、实际应用中，管压降保护电路容易受到干扰，导致误动作，为了抗干扰，需要增加滤波电容，这将导致保护电路的快速反应能力下降，保护不及时等矛盾问题。3、管压降保护电路的通用性不强，第一，同一型号的IGBT，不同批号的管压降会有区别，这会导致保护有差异，管压降低的保护电流比管压降高的电流大，更加容易损坏。第二，不同型号的IGBT管压降差异更加大，比如低导通压降型号的管子和高速型号的管子管压降可以差别到2倍以上，同时管压降的伏安曲线差异也很大。这将导致同一保护参数，完全不能通用在两个不同型号的IGBT上面。4、保护不全面，只有电流管压降检测保护。逆变器的保护涉及到过电压，驱动逻辑等都没有。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，该大功率电源用开关电源逆变器保护系统具有可靠、通用、高精度全面等特点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统包括分别输出至逆变器控制器的输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电流检测电路和输出电压钳位电路，还包括逆变器驱动和保护电路，其包括共导逻辑保护电路、上桥臂驱动IC、下桥臂驱动IC，以及门极驱动互锁电路，所述的门极驱动互锁电路包括基极与下桥臂驱动IC输出相连的互锁三极管，所述的互锁三极管的集电极连接上桥臂IGBT管门极，发射极连接H桥输出。在上述技术方案中，所述的共导逻辑保护电路包括两个反相门和两个与门，两个桥臂的驱动信号分别输入至与门的一个输入端，两个与门的输出对应连接上桥臂驱动IC和下桥臂驱动IC，同时两个与门的输出分别经反相门后连通至另一与门的另一输入端以实现互锁。在上述技术方案中，所述的输入电流检测电路和输出电流检测电路分别包括电流传感器，用以将采样信号放大的放大器以及用以与设定基准进行比较的比较器，所述的比较器的输出连接至逆变器控制器。在上述技术方案中，所述的输入电压检测电路包括欠压检测电路、过压检测电路、电压抬升电路以及电压检测输出电路，所述的电压检测输出电路包括光耦和上拉电阻。在上述技术方案中，所述的过压检测电路包括过压采样电路和过压三极管；所述的欠压检测电路包括欠压采样电路和欠压三极管，所述的电压抬升电路包括与串接在光耦正极与电源正极间的第一稳压管和限流电阻，以及串接在限流电阻和欠压三极管发射极间的第二稳压管，所述的光耦的负极接欠压三极管的集电极，所述的过压三极管的集电极接入第二稳压管的输入端。在上述技术方案中，所述的欠压三极管和过压三极管的发射极上分别设置有电压基准元件。在上述技术方案中，所述的过压电压采样电路和分压采用电路分别包括两个串联的电阻，对应的过压三极管和欠压三极管的基极对应分别接入两电阻间。在上述技术方案中，所述的电压基准元件为TL431，所述的过压三极管的集电极上串设有发光二极管。在上述技术方案中，输出电压钳位电路包括分别并接在交流输出线上且另一端接地的两个压敏电阻，对应贴装在压敏电阻上的两个温度继电器，所述的温度继电器串接后一端经限流电阻接电源Vcc一端接地，所述的电压嵌位保护输出并接在限流电阻与温度继电器间。在上述技术方案中，所述的输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电流检测电路和输出电压钳位电路的输出对应接入或非门的4个输入端，或非门输出连接到PWM控制器使能端。在上述技术方案中，所述的互锁三极管的基极经二极管和限流电阻后接入下桥臂驱动IC输出。一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统的控制方法：当输入电压、输入电流、输出电压或输出电流超出正常范围，则逆变器控制器停止逆变器工作；当电压恢复后，延迟预定时间后重新启动逆变器；当PWM受干扰时，通过门极驱动互锁确保上下桥臂不出现共导现象。本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术通过多重保护电路设计，可以对逆变器的安全工作区、逆变器驱动逻辑进行全面系统的保护。电路简单、成本低，同时具有设计高可靠性和高稳定度等优点。电路通用性好，也可以使用到其他类似产品上面去。附图说明图1大功率电源用开关电源逆变器保护系统框图图2输入电压检测电路；图3输入电流检测电路；图4输出电流检测电路；图5输出电压钳位电路；图6逆变器驱动和保护电路；图7逆变器控制电路；对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一如图1-7所示，本实施例的大功率电源用开关电源逆变器保护系统，包括分别输出至逆变器控制器，即逆变器控制电路6的输入电压检测电路1、输入电流检测电路2、输出电流检测电路3和输出电压钳位电路4，还包括逆变器驱动和保护电路5，其包括共导逻辑保护电路、上桥臂驱动IC、下桥臂驱动IC，以及门极驱动互锁电路，所述的门极驱动互锁电路包括基极与下桥臂驱动IC输出相连的互锁三极管，所述的互锁三极管的集电极连接上桥臂IGBT管门极，发射极连接H桥输出。其中，所述的共导逻辑保护电路包括两个反相门U1A和U1B和两个与门U2A和U2A，两个桥臂的驱动信号分别输入至与门的一个输入端，两个与门的输出对应连接上桥臂驱动IC和下桥臂驱动IC，同时两个与门的输出分别经反相门后连通至另一与门的另一输入端以实现互锁。其中，输入电压检测电路1的输入端并接在H桥逆变器15的输入母线正端11和负端23两端。H桥逆变器15的输入端母线正端11穿过输入电流检测电路2的电流传感器Tin。H桥逆变器15的输出两端12和27的任一端(图1所示为H桥逆变器15的输出端12)穿过输出电流检测电路3的电流传感器Tout。输出电压钳位电路4跨接在H桥逆变器15的输出端12、27与地之间。输入电压检测电路1、输入电流检测电路2、输出电流检测电路3和输出电压钳位电路4的相应保护输出信号7、8、9和10与逆变器控制电路6相连。逆变器控制电路6输出PWM信号14与逆变器驱动和保护电路5相连，逆变器驱动和保护电路5输出IGBT驱动信号13与H桥逆变器15相连。如图6为所示逆变器驱动和保护电路5，包括共导逻辑保护电路21、驱动ICA、驱动ICB、门极驱动互锁电路22。共导逻辑保护电路21为常规电路。驱动ICA和驱动ICB可以根据IGBT管Q1A和Q1B的参数来选择合适的型号(如HCPL316J、M57959等)。门极驱动互锁电路22包括电阻R1、二极管D2和三极管Q3，电阻R1一端与下桥臂驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，其特征在于：包括分别输出至逆变器控制器的输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电流检测电路和输出电压钳位电路，还包括逆变器驱动和保护电路，其包括共导逻辑保护电路、上桥臂驱动IC、下桥臂驱动IC，以及门极驱动互锁电路，所述的门极驱动互锁电路包括基极与下桥臂驱动IC输出相连的互锁三极管，所述的互锁三极管的集电极连接上桥臂IGBT管门极，发射极连接H桥输出。

【技术特征摘要】
1.一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，其特征在于：包括分别输出至逆变器控制器的输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电流检测电路和输出电压钳位电路，还包括逆变器驱动和保护电路，其包括共导逻辑保护电路、上桥臂驱动IC、下桥臂驱动IC，以及门极驱动互锁电路，所述的门极驱动互锁电路包括基极与下桥臂驱动IC输出相连的互锁三极管，所述的互锁三极管的集电极连接上桥臂IGBT管门极，发射极连接H桥输出。2.根据权利要求1所述的一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，其特征在于：所述的共导逻辑保护电路包括两个反相门和两个与门，两个桥臂的驱动信号分别输入至与门的一个输入端，两个与门的输出对应连接上桥臂驱动IC和下桥臂驱动IC，同时两个与门的输出分别经反相门后连通至另一与门的另一输入端以实现互锁。3.根据权利要求1所述的一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，其特征在于：所述的输入电流检测电路和输出电流检测电路分别包括电流传感器，用以将采样信号放大的放大器以及用以与设定基准进行比较的比较器，所述的比较器的输出连接至逆变器控制器。4.根据权利要求1所述的一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，其特征在于：所述的输入电压检测电路包括欠压检测电路、过压检测电路、电压抬升电路以及电压检测输出电路，所述的电压检测输出电路包括光耦和上拉电阻。5.根据权利要求4所述的一种大功率电源用开关电源逆变器保护系统，其特征在于：所述的过压检测电路包括过压采样电路和过压三极管；所述的欠压检测电路包括欠压采样电路和欠压三极管，所述的电压抬升电路包括与串接在光耦正极与电源正极间的第一稳压管和限流电阻，以及串接在限流电阻和欠压三极管发射极间的第二稳压管，所述的光耦的负极接欠压三极管的集电极，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈小虎，王海名，张晓卫，李顺清，高学林，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，天津铭锐创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12