一种直流母线短路故障保护电路、方法及直流母线系统技术方案

本发明专利技术提供了一种直流母线短路故障保护电路、方法及直流母线系统，所述直流母线短路故障保护电路包括多个保护电路，每个保护电路包括电子开关和控制电路，电子开关的控制端连接控制电路的一端，电子开关的输入端分别连接交流供电端、能源供电端和母线正极DC+，电子开关的输出端分别连接整流桥的输入端、母线负极DC‑和母线电容正极，每个电子开关的输出端还连接对应的控制电路的另一端。本发明专利技术通过采用高速电子开关器件，保护速度与高速控制电路匹配，实现及时有效保护；同时可以实现前端、后端、局部、整体的全方位保护；且电子开关器件可重复使用，不需人为更换，对各能量源针对性选用，器件数量少，使用及维护成本低。

A short circuit protection circuit and method of DC bus and DC bus system

【技术实现步骤摘要】
一种直流母线短路故障保护电路、方法及直流母线系统
本专利技术涉及电路
，具体涉及一种直流母线短路故障保护电路、方法及直流母线系统。
技术介绍
在普通空调产品、家用电器产品、逆变器产品、发用电一体化系统、能源管理系统等诸多产品或系统中，都存在直流母线系统。直流母线是联系交流、直流与负载的关键环节，直流母线的直流电可以通过整流桥由交流电转换而来，也可以通过DC/DC装置由光伏等可再生能源或者储能转换而来；随着微电网系统的发展与能源互联网概念的逐渐深入，各种类型的直流电器设备取得了巨大发展，以“直流母线开放技术”、“共直流母线技术”为代表的包含直流母线的系统也得到了越来越广泛的应用，这些应用可以极大的提升电能利用效率、简化系统配置成本、提高系统的兼容性，会成为主流发展方向。但是越来越多的系统和设备共用直流母线时，部分设备或系统的直流母线短路故障会直接造成整个系统的直流母线短接，出现起火、爆炸等安全事故，甚至造成整个系统的瘫痪，因此，研究直流母线短路故障保护电路及保护方法就非常重要。如附图2所示，常规保护方法多采用交流继电器、直流接触器、熔断器等器件进行搭配使用，起到过流熔断或者软件控制切断的效果。采用这种类似的保护电路及方法主要存在以下几个问题：1.保护时间不匹配。因现代电力电子电路都是高速、高频开关电路，电路运行速度非常快，半导体开关管的导通、击穿、短路等损坏基本上都是微秒（us）级，而熔断器的熔断时间基本上都是毫秒（ms）级，而机械式继电器执行时间会达到几十毫秒甚至几百毫秒级，因此采用这种保护电路及保护方式很难起到真正的保护效果。2.普遍缺乏针对所有能量源的隔断控制，只能起到前端控制的效果，对局部短路故障的保护基本失效。短路故障发生时，真正造成严重损害效果的根源在于有源源不断的能量流经短路线路或者已击穿的器件，如图2所示，在整流桥的开关管被击穿短路时，即便交流侧的交流继电器及熔断器进行了有效切断，但是直流母线上的大电容中的储存能量仍然会源源不断的流经被击穿的开关管，产生更加严重的故障现象；或者在直流母线电容后端发生的短路故障很难通过前端的保护电路实现保护，因此，只有将对应的能量源有效切断隔离才能真正起到保护效果。3.保护器件数量较多，使用成本较高。交流继电器、直流接触器与熔断器都属于成本较高的电子器件，尤其熔断器还需经常更换，使用及维护成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种直流母线短路故障保护电路、方法及直流母线系统，在电路出现短路故障时，保护速度快、保护范围全面，易于实现，保护可靠。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：第一方面，本专利技术提供了一种直流母线短路故障保护电路，包括整流桥、母线电容、能源供电端和多个保护电路，所述整流桥的输入端连接交流供电端，所述整流桥的输出端连接所述母线电容且公共端连接所述能源供电端，每个所述保护电路包括电子开关和控制电路，所述电子开关的控制端连接所述控制电路的一端，所述电子开关的输入端分别连接所述交流供电端、所述能源供电端和母线正极DC+，所述电子开关的输出端分别连接所述整流桥的输入端、母线负极DC-和所述母线电容正极，每个所述电子开关的输出端还连接对应的所述控制电路的另一端。进一步地，所述电子开关为三极管、MOS管或IGBT。进一步地，所述控制电路为控制芯片、控制系统或比较器电路，通过所述控制芯片或比较器电路获取采集对应连接的电路的电流，并控制所述电子开关导通或截止。进一步地，所述能源供电端通过光伏或地热或风能或潮汐能供电。进一步地，所述交流供电端提供三相交流电或市电，当所述交流供电端提供三相交流电时，所述三相交流电的每一相都设有所述保护电路；当所述交流供电端提供市电时，所述市电的火线L设有所述保护电路。进一步地，每个所述电子开关中设有两个三极管或两个MOS管或两个IGBT，两个三极管或两个MOS管或两个IGBT采用反并联形式连接。进一步地，所述比较器电路包括比较器和参考电压产生电路，所述比较器的同相输入端连接参考电压产生电路，所述比较器的反相输入端连接所述电子开关的输出端。第二方面，本专利技术还提供一种直流母线短路故障保护方法，所述直流母线短路故障保护方法应用于第一方面所述的直流母线短路故障保护电路。进一步地，所述直流母线短路故障保护方法包括：通过所述控制电路采集交流输入端的电流、能源输入端的电流和母线电容的电流；当交流输入端的电流或能源输入端的电流或母线电容的电流任意一个出现短路故障时，通过所述控制电路断开对应的电子开关。第三方面，本专利技术还提供一种直流母线系统，所述直流母线系统包括第一方面所述的直流母线短路故障保护电路。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种直流母线短路故障保护电路、方法及直流母线系统，通过采用高速电子开关器件，保护速度与高速控制电路匹配，实现及时有效保护；同时选用高速的电子开关对各能量源进行切入/切出控制，可以实现前端、后端、局部、整体的全方位保护，无论哪部分电路出现短路故障，在没有大量能量瞬间汇入的情况下，都不会出现严重的故障现象及后果；且电子开关器件可重复使用，不需人为更换，对各能量源针对性选用，器件数量少，使用及维护成本低。附图说明利用附图对专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术的一个实施例的直流母线短路故障保护电路的电路结构拓扑图。图2是现有的直流母线短路故障保护电路的电路结构拓扑图。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，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1，一种直流母线短路故障保护电路。如图2中的传统过流保护电路，当直流母线发生短路故障时，瞬间会出现巨大的交流电能依次流经交流继电器、熔断器1、整流桥向直流母线汇聚，当熔断器达到熔断条件后进行熔断保护，同时，系统的检测单元会检测到交流侧过流，经过计算、处理，输出控制信号控制交流继电器断开进行保护；光伏输入侧的工作过程与交流侧类似，通过熔断器2的过热熔断与直流接触器触点断开进行过流保护。该保护方法存在以下明显弊端，第一，机械式的继电器（接触器）断开速度较慢，熔断器通过过热熔断的保护速度更慢，均不适合高速的电力电子控制电路，在保护器件有效动作前，高速电力电子电路很有可能已经损坏，不能起到可靠保护作用；第二，当直流母线发生短路故障时，即便熔断器及继电器进行了及时、有效保护，但是直流母线间的巨大容量的支撑电容仍会源源不断的向短路点汇流，造成严重的短路安全事故。为此，本实施例提供了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流母线短路故障保护电路，包括整流桥、母线电容和能源供电端，所述整流桥的输入端连接交流供电端，所述整流桥的输出端连接所述母线电容且公共端连接所述能源供电端，其特征在于，还包括多个保护电路，每个所述保护电路包括电子开关和控制电路，所述电子开关的控制端连接所述控制电路的一端，所述电子开关的输入端分别连接所述交流供电端、所述能源供电端和母线正极DC+，所述电子开关的输出端分别连接所述整流桥的输入端、母线负极DC-和所述母线电容正极，每个所述电子开关的输出端还连接对应的所述控制电路的另一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流母线短路故障保护电路，包括整流桥、母线电容和能源供电端，所述整流桥的输入端连接交流供电端，所述整流桥的输出端连接所述母线电容且公共端连接所述能源供电端，其特征在于，还包括多个保护电路，每个所述保护电路包括电子开关和控制电路，所述电子开关的控制端连接所述控制电路的一端，所述电子开关的输入端分别连接所述交流供电端、所述能源供电端和母线正极DC+，所述电子开关的输出端分别连接所述整流桥的输入端、母线负极DC-和所述母线电容正极，每个所述电子开关的输出端还连接对应的所述控制电路的另一端。


2.如权利要求1所述的一种直流母线短路故障保护电路，其特征在于，所述电子开关为三极管、MOS管或IGBT。


3.如权利要求1所述的一种直流母线短路故障保护电路，其特征在于，所述控制电路为控制芯片、控制系统或比较器电路，通过所述控制芯片或比较器电路获取采集对应连接的电路的电流，并控制所述电子开关导通或截止。


4.如权利要求1所述的一种直流母线短路故障保护电路，其特征在于，所述能源供电端通过光伏或地热或风能或潮汐能供电。


5.如权利要求1所述的一种直流母线短路故障保护电路，其特征在于，所述交流供电端提供三相交流电或市电，当所述交流供电端提供三相...

【专利技术属性】
技术研发人员：万如，刘超，孔建成，曾盼，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44