一种保护电路(20)，包括浪涌电流检测器，该浪涌电流检测器可操作以检测来自DC链路(11)的浪涌电流。浪涌电流检测器(Q1、21)包括晶体管开关(Q1)，该晶体管开关(Q1)在保护电路的正常操作中接通。保护电路(20)操作为响应于检测到的浪涌电流，检测跨晶体管开关(Q1)的电压何时超过阈值电压，并且作为响应，保护电路(20)操作为关断晶体管开关。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护电路本公开涉及保护电路，具体涉及适用于防止损坏DC链路电容器以及耦合到电气转换系统的DC链路的其他部件的保护电路。
技术介绍
DC链路电容器在电气转换系统中起着重要作用，这些电气转换系统在各级之间包含DC链路。例如，在诸如电动机驱动之类的功率电子系统中，通常AC电网与逆变器之间设置DC链路，该逆变器生成合适的AC输出以驱动电动机。DC链路电容器确保当逆变器汲取要供应给电动机的功率时，DC链路上的电压保持相对稳定。在高DC链路电压下操作的同时需要低串联电阻和高能量存储容量则意味着，通常会使用一对串联连接的DC链路电容器，其中跨每个DC链路电容器施加DC链路电压的一半。然而，即使使用串联连接的DC链路电容器来共享DC链路电压，在部件故障或DC链路意外短路的情况下，很难针对系统的安全操作进行设计。专利申请EP2833499描述了一种DC链路电容器保护电路。在该电路中，电阻分压器与DC链路电容器的串联连接进行并联连接。DC链路电容器和电阻分压器的中点应当具有相同的电压，但是在DC链路电容器故障(诸如短路)的情况下，这些电压会有所不同。DC链路电容器保护电路包括二极管桥，当中点电压相差超过限定量时，该二极管桥使用光耦合器提供输出。响应于来自二极管桥的输出，用于对DC链路电容器充电的输入级被去激活。这种途径需要二极管桥的附加费用，并且与采用单个DC链路电容器的系统不兼容。更进一步地，输入侧处的电压骤降可能会导致中点电压出现差异，从而导致保护电路意外跳闸。因此，期望一种备选保护电路，其适合于在短路或其他DC链路电容器故障导致DC链路上的过电压状况的情况下防止损坏DC链路电容器和相关联的部件，优选地还便于安全启动并且提供对限电(brownouts)的弹性。
技术实现思路
根据本公开，提供了如所附权利要求中所阐述的电路和方法。根据从属权利要求以及随后描述，本专利技术的其他特征将是显而易见的。因而，可以提供一种保护电路，该保护电路包括浪涌电流检测器，该浪涌电流检测器可操作以检测来自DC链路的浪涌电流，其中该浪涌电流检测器包括晶体管开关，该晶体管开关在保护电路的正常操作中接通，并且其中该保护电路操作为响应于检测到的浪涌电流，检测跨晶体管开关的电压何时超过阈值电压，并且作为响应，保护电路操作为关断晶体管开关。因此，在DC链路上发生诸如DC链路电容器的短路之类的故障的情况下，浪涌电流可以直接通入保护电路的晶体管中，以使得能够快速隔离去往DC链路的供电。在一个示例中，晶体管在DC链路电容器与DC负极线之间与DC链路电容器串联设置，使得保护电路操作为响应于来自DC链路电容器的检测到的浪涌电流，检测跨晶体管开关的电压何时超过阈值电压。在一个示例中，晶体管开关在输入整流器与DC负极线之间与输入整流器串联设置，使得保护电路操作为响应于来自DC负极线的检测到的浪涌电流，检测跨晶体管开关的电压何时超过阈值电压。在一个示例中，浪涌电流检测器包括栅极驱动器电路，该栅极驱动器电路被布置为控制晶体管开关。在一个示例中，浪涌电流检测器包括晶体管开关，该晶体管开关由栅极驱动器电路偏置，以便在保护电路的正常操作中接通。在一个示例中，浪涌电流检测器包括晶体管开关，该晶体管开关由栅极驱动器电路偏置，以便在保护电路的正常操作中在其饱和区域中操作。在一个示例中，浪涌电流检测器检测浪涌电流，并且响应于检测到的浪涌电流，操作栅极驱动器电路以关断晶体管开关，从而隔离DC链路。在一个示例中，浪涌电流检测器被布置为通过检测跨晶体管开关的电压超过阈值电压来检测来自DC链路的浪涌电流。在一个示例中，浪涌电流检测器被布置为通过检测跨晶体管开关的预定阈值电压来检测来自DC链路的浪涌电流。在一个示例中，预定阈值电压与晶体管开关处的最大允许浪涌电流相对应。在一个示例中，浪涌电流检测器被布置为通过检测跨晶体管开关的电压超过阈值电压来检测来自DC链路的浪涌电流，该阈值电压与晶体管开关的去饱和相对应。在一个示例中，晶体管开关包括IGBT。在一个示例中，浪涌电流检测器被布置为根据晶体管开关的集电极-发射极电压来检测来自DC链路的浪涌电流。可供使用的IGBT即使在承受大电流时也展示了向饱和行为的相对急剧的过渡。尽管关断IGBT晶体管比关断其他晶体管开关相对更慢，但是使用IGBT晶体管开关生产保护电路的成本也可能相对低于特定额定电压的保护电路可能需要的其他晶体管开关的成本。在一个示例中，晶体管开关包括FET，诸如MOSFET/SiCMOSFET，或包括基于GaN的MOSFET、MESFET或HEMT设备。在一个示例中，浪涌电流检测器被布置为根据晶体管开关的漏极-源极电压来检测来自DC链路的浪涌电流。MOSFET器件可能会展出出相对较快的关断时间，这对于快速检测和DC链路故障保护操作而言是期望的，但与IGBT相比较，每单位面积的成本通常会更高。在一个示例中，保护电路还设置有限流电阻器，该限流电阻器与晶体管开关并联连接。在一个示例中，限流电阻器包括正温度系数热敏电阻器。通过提供与晶体管开关并联的限流电阻器，减少了从DC链路电容器流出的峰值电流。使用正温度系数热敏电阻器可以提供电阻，该电阻通常较低，但是在保护电路的浪涌电流的情况下，迅速升高，同时关断晶体管开关。这对于启动期间限制来自DC链路的电流很有用，以使电荷可以积聚在DC链路电容器上。在一个示例中，保护电路还包括故障通知端子，并且被布置为在保护电路响应于检测到的浪涌电流而隔离DC链路之后，将故障通知信号输出到故障通知端子。这样，保护电路会很容易与其他保护或控制电路集成在一起，以便更容易进行故障通知/诊断操作。在一个示例中，保护电路还包括输入关闭端子，并且被布置为在保护电路响应于检测到的浪涌电流而隔离DC链路之后，将输入关闭信号输出到输入关闭端子。这样，保护电路可以使得能够关掉为DC链路馈电的电源。因而，可以提供一种功率转换系统，该功率转换系统包括如本文中所描述的保护电路。在一个示例中，功率转换系统在输入电源与负载之间(例如，在输入电源与电动机驱动之间)操作。在一个示例中，保护电路与电动机驱动一体设置。在一个示例中，功率转换系统包括逆变器，其中保护电路被布置为在逆变器初始化之前操作，以在逆变器初始化时为DC链路提供保护。因而，提供了一种保护耦合到DC链路的部件的方法，该方法包括：在保护电路中检测来自DC链路的浪涌电流，该保护电路包括晶体管开关，该晶体管开关在保护电路的正常操作中接通；以及响应于检测到的浪涌电流，关断晶体管开关，其中检测步骤通过检测跨晶体管开关的电压何时超过阈值电压而被执行。在一个示例中，晶体管开关在DC链路电容器与DC负极线之间与DC链路电容器串联设置，使得保护电路操作为响应于来自DC链路电容器的检测到的浪涌电流，检测跨晶体管开关的电压何时超过阈值电压。在一个示例中，晶体管开关在输入整流器与DC负极线之间与输入整流器串联设置，使得保护电路操作为响应于来自DC负极线的检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种保护电路，包括一个浪涌电流检测器，所述浪涌电流检测器可操作以检测来自一个DC链路的浪涌电流，其中所述浪涌电流检测器包括一个晶体管开关，所述晶体管开关在所述保护电路的正常操作中被接通，并且其中所述保护电路操作为响应于检测到的浪涌电流，检测跨所述晶体管开关的电压何时超过阈值电压，并且作为响应，所述保护电路操作为关断所述晶体管开关。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181002 EP 18198162.21.一种保护电路，包括一个浪涌电流检测器，所述浪涌电流检测器可操作以检测来自一个DC链路的浪涌电流，其中所述浪涌电流检测器包括一个晶体管开关，所述晶体管开关在所述保护电路的正常操作中被接通，并且其中所述保护电路操作为响应于检测到的浪涌电流，检测跨所述晶体管开关的电压何时超过阈值电压，并且作为响应，所述保护电路操作为关断所述晶体管开关。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述晶体管开关在一个DC链路电容器与一个DC负极线之间与一个DC链路电容器串联设置，使得所述保护电路操作为响应于来自所述DC链路电容器的检测到的浪涌电流，检测跨所述晶体管开关的所述电压何时超过阈值电压。
3.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述晶体管开关在一个输入整流器与一个DC负极线之间与所述输入整流器串联设置，使得所述保护电路操作为响应于来自所述DC负极线的检测到的浪涌电流，检测跨所述晶体管开关的所述电压何时超过阈值电压。
4.根据任一前述权利要求所述的保护电路，其中所述浪涌电流检测器包括一个栅极驱动器电路，所述栅极驱动器电路被布置为偏置所述晶体管以在所述保护电路的正常操作中被接通，其中所述晶体管在其饱和区域中操作。
5.根据任一前述权利要求所述的保护电路，其中所述阈值电压是预定电压，所述预定电压与所述晶体管开关的去饱和相对应。
6.根据任一前述权利要求所述的保护电路，其中所述晶体管开关包括一个IGBT，并且所述浪涌电流检测器被布置为根据所述晶体管开关的集电极-发射极电压来检测来自所述DC链路的浪涌电流。
7.根据前述权利要求所述的保护电路，还设有一个限流电阻器，所述限流电阻器与所述晶体管开关并联连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·朗斯代尔，陈屹然，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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