短路保护装置、目标电路的短路保护方法及功率变换设备制造方法及图纸

本申请提供了一种短路保护装置、目标电路的短路保护方法及功率变换设备，该短路保护装置包括第一检测支路、第二检测支路以及控制器。第一检测支路包括第一采样电阻以及与其并联的第一采样电容，第二检测支路包括第二采样电阻，在目标电路处于工作状态时第二采样电压的绝对值与第一采样电压的绝对值之间的差值为第一差值。控制器获取第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果，并在第二采样电压的绝对值与第一采样电压的绝对值之间的差值为第二差值，且第二差值小于第一差值时，控制目标电路停止工作。采用本申请，可快速及时切断短路故障，实现对目标电路的有效保护，适用性强。适用性强。适用性强。

【技术实现步骤摘要】
短路保护装置、目标电路的短路保护方法及功率变换设备


[0001]本申请涉及电子电路
，尤其涉及一种短路保护装置、目标电路的短路保护方法及功率变换设备。

技术介绍

[0002]电力电子器件，如金属氧化物半导体场效应管(Metal
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Oxide Semiconductor Field
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Effect Transistor，MOSFET)和绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，导通速度快，开关损耗低，能量密度高，但是其耐压以及过流能力相对较低，发生损坏时，器件短路或者断路，易造成系统事故进一步扩大，限制了其进一步的应用。如果短接发生在电池或者电容等具有能量的源两端，则会产生短时大电流，造成电力电子器件或者其他子部件损坏，严重时，甚至发生起火或者爆炸。
[0003]目前，主要是通过如图1所示的短路保护装置来实现对MOSFET S1和S2的短路保护。如图1所示，短路保护装置包括与S1串联的电阻R1以及分别通过电阻R11和R12与R1的两端相连的运算放大器。当S1和S2发生短路时，R1两端的电压随着短路电流增大，运算放大器的输出电压Vo也随之增大，可通过判断运算放大器的输出电压Vo是否达到预设输出电压保护值的方式，确定S1和S2是否发生短路故障。但是，由于上述电路中含有与电池串联的电感L，而L的电感值会影响短路电流的上升速度，导致短路保护不够快速，适用性差。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种短路保护装置、目标电路的短路保护方法及功率变换设备，可快速及时切断短路故障，实现对目标电路的有效保护，适用性强。
[0005]第一方面，本申请提供了一种短路保护装置，该短路保护装置包括第一检测支路、第二检测支路以及控制器。其中，第一检测支路并联至目标电路的第一端和第二端，第二检测支路并联至目标电路的第一端和第二端，第一检测支路包括第一采样电阻以及与第一采样电阻并联的第一采样电容，第二检测支路包括第二采样电阻，并且，在目标电路处于工作状态时第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值与第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值之间的差值为第一差值。控制器获取第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果，并在第二采样电压的绝对值与第一采样电压的绝对值之间的差值为第二差值，且该第二差值小于第一差值时，控制目标电路停止工作。由于目标电路的第一端与第二端之间发生短路时，目标电路两端的电压下降速度远快于短路电流的上升速度，因此可快速及时切断短路故障，实现对目标电路的有效保护，适用性强。
[0006]结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，第二检测支路还包括第二采样电容，第二采样电容与第二采样电阻并联，并且，第二采样电容的电容值小于第一采样电容的电容值。可通过第二采样电容对第二采样电压中的尖峰成分进行过滤，可避免向下的尖峰成分所导致短路保护被误触发的情况，提高了短路保护装置进行短路保护时的准确性，进而
提高了目标电路和短路保护装置所在设备(如功率变换设备)工作时的稳定性。
[0007]结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，第一检测支路包括串联的两个电阻，第一检测支路中串联的两个电阻还包括第三采样电阻，第三采样电阻的一端连接目标电路的第一端和第二采样电阻的一端，第一采样电阻的另一端连接目标电路的第二端和第二采样电阻的另一端。只需要通过三个电阻和一个电容即可实现对目标电路两端之间是否发生短路故障的检测，电路结构简单，可降低电路成本，适用性强。
[0008]结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，第二检测支路包括串联的两个电阻，第二检测支路中串联的两个电阻还包括第四采样电阻，目标电路的第一端通过第四采样电阻和第二采样电阻连接目标电路的第二端，其中，第四采样电阻的阻值与第二采样电阻的阻值之间的比值小于或者等于第三采样电阻的阻值与第一采样电阻的阻值之间的比值，可保证目标电路处于工作状态时，即目标电路的第一端和第二端之间未发生短路故障时，第二采样电阻两端的第二采样电压大于或者等于第一采样电阻两端的第一采样电压。进一步地，在第二检测支路中添加第四采样电阻后，可通过改变第一采样电阻至第四采样电阻中四个电阻的阻值大小的方式根据实际需求改变第一采样电压和第二采样电压之间的大小，灵活性高。
[0009]结合第一方面，在第四种可能的实施方式中，短路保护装置还包括比较器，比较器的第一输入端用于采集第一采样电阻两端的第一采样电压，第二输入端用于采集第二采样电阻两端的第二采样电压，比较器的输出端连接控制器，用于在第一采样电压小于第二采样电压时，输出第一电平信号；在第一采样电压大于或者等于第二采样电压时，输出第二电平信号。控制器获取比较器输出的电平信号，并在比较器输出的电平信号为第二电平信号时，控制目标电路停止工作。可通过获取比较器输出电平信号的方式获取第一采样电阻和第二采样电阻的比较结果，进而减少控制器的计算量，提高处理效率。
[0010]结合第一方面，在第五种可能的实施方式中，控制器在第二采样电压的绝对值与所述第一采样电压的绝对值之间的差值为第二差值后经过预设时长的第一时刻，获取第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果。若第二采样电压的绝对值与第一采样电压的绝对值之间的差值为第三差值，且第三差值小于第一差值，则控制目标电路停止工作，进而可通过延时的方式避免短路保护被误触发的情况，提高了短路保护装置进行短路保护时的准确性，进而提高了目标电路和短路保护装置所在设备(如功率变换设备)工作时的稳定性。
[0011]结合第一方面，在第六种可能的实施方式中，目标电路包括电源以及耦合至电源两端的一个开关器件或者串联的多个开关器件，该电源包括直流源或者电容。可通过对目标电路的短路保护，防止目标电路的两端之间短路造成的电源直接短路爆炸的情况，提高目标电路所在设备(如功率变换设备)的可靠性和安全性。
[0012]结合第一方面，在第七种可能的实施方式中，在目标电路包括一个开关器件或者串联的多个开关器件的情况下，可控制目标电路中的开关器件处于关断状态，以控制目标电路停止工作。
[0013]结合第一方面，在第八种可能的实施方式中，开关器件包括功率管、继电器或者接触器。
[0014]第二方面，本申请提供了一种目标电路的短路保护方法，该方法包括：获取第一检
测支路中第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和第二检测支路中第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果。其中，第一检测支路并联至目标电路的第一端和第二端，第二检测支路并联至目标电路的第一端和第二端，第一检测支路包括第一采样电阻以及与第一采样电阻并联的第一采样电容，第二检测支路包括第二采样电阻，并且，在目标电路处于工作状态时第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值与第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值之间的差值为第一差值。之后，在第二采样电压的绝对值与第一采样电压的绝对值之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短路保护装置，其特征在于，所述短路保护装置包括第一检测支路、第二检测支路以及控制器，其中：所述第一检测支路并联至目标电路的第一端和第二端，所述第二检测支路并联至所述目标电路的第一端和第二端，所述第一检测支路包括第一采样电阻以及与所述第一采样电阻并联的第一采样电容，所述第二检测支路包括第二采样电阻，在所述目标电路处于工作状态时所述第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值与所述第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值之间的差值为第一差值；所述控制器，用于获取所述第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和所述第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果，并在所述第二采样电压的绝对值与所述第一采样电压的绝对值之间的差值为第二差值时，控制所述目标电路停止工作，其中，所述第一差值大于所述第二差值。2.根据权利要求1所述的短路保护装置，其特征在于，所述第二检测支路还包括第二采样电容，所述第二采样电容与所述第二采样电阻并联，并且，所述第二采样电容的电容值小于所述第一采样电容的电容值。3.根据权利要求1或2所述的短路保护装置，其特征在于，所述第一检测支路包括串联的两个电阻，所述第一检测支路中串联的两个电阻还包括第三采样电阻，所述第三采样电阻的一端连接所述目标电路的第一端和所述第二采样电阻的一端，所述第一采样电阻的另一端连接所述目标电路的第二端和所述第二采样电阻的另一端。4.根据权利要求3所述的短路保护装置，其特征在于，所述第二检测支路包括串联的两个电阻，所述第二检测支路中串联的两个电阻还包括第四采样电阻，所述目标电路的第一端通过所述第四采样电阻和所述第二采样电阻连接所述目标电路的第二端，其中，所述第四采样电阻的阻值与所述第二采样电阻的阻值之间的比值小于或者等于所述第三采样电阻的阻值与所述第一采样电阻的阻值之间的比值。5.根据权利要求1
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4任一项所述的短路保护装置，其特征在于，所述短路保护装置还包括比较器，所述比较器的第一输入端用于采集所述第一采样电阻两端的第一采样电压，所述比较器的第二输入端用于采集所述第二采样电阻两端的第二采样电压，所述比较器的输出端连接所述控制器，用于在所述第一采样电压小于所述第二采样电压时，输出第一电平信号；在所述第一采样电压大于或者等于所述第二采样电压时，输出第二电平信号；所述控制器用于获取所述比较器输出的电平信号，并在所述比较器输出的电平信号为所述第二电平信号时，控制所述目标电路停止工作。6.根据权利要求1
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5任一项所述的短路保护装置，其特征在于，所述控制器用于在所述第二采样电压的绝对值与所述第一采样电压的绝对值之间的差值为第二差值后经过预设时长的第一时刻，获取所述第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和所述第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果；若所述第二采样电压的绝对值与所述第一采样电压的绝对值之间的差值为第三差值，则控制所述目标电路停止工作，其中，所述第一差值大于所述第三差值。7.根据权利要求1
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6任一项所述的短路保护装置，其特征在于，所述目标电路包括电源以及耦合至所述电源两端的一个开关器件或者串联的多个开关器件，所述电源包括直流源或者电容。
8.根据权利要求7所述的短路保护装置，其特征在于，所述控制器用于控制所述目标电路中的开关器件处于关断状态。9.根据权利要求7或8所述的短路保护装置，其特征在于，所述开关器件包括功率管、继电器或者接触器。10.一种目标电路的短路保护方法，其特征在于，所述方法包括：获取第一检测支路中第一采样电阻两端的第一采样电压的绝对值和第二检测支路中第二采样电阻两端的第二采样电压的绝对值的比较结果，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹震，孔洁，王众，张涛，师涛，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：