一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路，该保护电路分为两级：第一级保护电路为直流母线输入侧爆炸桥；第二级保护电路包括熔断器、晶闸管、电阻、电容、接触器，公共直流母线的正极连接熔断器的第一端，熔断器的第二端连接至电阻的第一端和晶闸管的阳极，电阻的第二端和晶闸管的阴极连接至电容和模块的正极；公共直流母线的负极连接至接触器的第一端，接触器的第二端连接至电容和模块的负极。每个功率模块独立配置一组第二级保护电路。通过采取两级式保护，可以实现装置与共母线其他装置的短路保护协同、装置整机与内部模块的短路保护协同以及模块之间的短路保护协同，电路简单，应用范围广。应用范围广。应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路


[0001]本专利技术涉及电源
，更具体地说是涉及一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路。

技术介绍

[0002]模块化并联电源由多个功率模块在输入侧并联、输出侧并联组合而成。输入侧并联、输出侧并联的组合方式，一方面可提高电源供电的可靠性，另一方面降低了对变换器开关器件电流应力要求，并且可灵活方便进行容量扩展，在大容量电力变换应用场合具有显著优势。
[0003]电源装置采用模块化并联设计方案，对直流输入侧短路保护的协同性要求更高，具体表现为需要实现装置与共直流母线其他装置的短路保护协同、装置整机与内部功率模块的短路保护协同以及功率模块之间的短路保护协同。
[0004]图1示出了模块化并联电源直流输入端电路框图，直流输入端可以分成4段：第1段为直流母线段，第2段为整机输入侧元件段，第3段为支路输入侧元件段，第4段为功率模块输入侧段。每段短路保护目标如下：
[0005]第一段短路保护目标：当公共直流母线短路时，要求整机爆炸桥不发生保护，装置自身能够实现故障穿越，具体要求是在2、3、4段的直流电容不通过母线短路点放电，或放电电流不足以触发爆炸桥动作；
[0006]第二段短路保护目标：当整机输入侧元件发生短路时，整机爆炸桥实现保护动作，要求各模块支路保护电路不动作；
[0007]第三段短路保护目标：当某一支路输入侧发生短路时，要求支路故障能够快速切除，使整机爆炸桥不发生动作；并且要求其它支路或模块内部的电容不能对该短路点放电，或者放电电流不足以造成其它支路保护动作或电容电压跌落；
[0008]第四段短路保护目标：与第三段短路保护目标相同。
[0009]现有典型的模块化并联电源直流输入侧电路如图2所示，所有功率模块共用一组电路，该电路包含电阻、缓上电开关及母线支撑电容，缓上电开关通常为接触器或晶闸管。该电路结构简单，可以对母线支撑电容实现缓上电，但是未能实现上面结合图1所述的整机短路协同保护，反而会降低整个装置的供电可靠性，失去了模块化并联电源的优势。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是针对上述问题的不足，提供一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路，采用该电路方案，可以实现装置与共母线其他装置的短路保护协同、装置整机与内部功率模块的短路保护协同以及功率模块之间的短路保护协同，整个装置供电的可靠性大幅提高。
[0011]具体而言，本专利技术提供一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路，该保护电路分为两级：第一级保护电路为直流母线输入侧爆炸桥；第二级保护电路包括熔断器
FCi、晶闸管Ti、电阻Ri、电容Ci、接触器Si，公共直流母线的正极连接熔断器FCi的第一端，熔断器FCi的第二端连接至电阻Ri的第一端和晶闸管Ti的阳极，电阻Ri的第二端和晶闸管Ti的阴极连接至电容Ci和功率模块i的正极；公共直流母线的负极连接至接触器Si的第一端，接触器Si的第二端连接至电容Ci和功率模块i的负极，其中i∈1、2、3
……
n，n为功率模块的数量。
[0012]其中，对模块化并联电源中的每个功率模块独立配置一组所述第二级保护电路。
[0013]其中，所述熔断器FCi的动作时间小于晶闸管Ti及爆炸桥的动作时间。
[0014]其中，通过电阻Ri和晶闸管Ti能够对电容Ci实现缓上电，避免上电时因电容电压的突变产生电流冲击；通过接触器Si实现对非短路故障功率模块进行隔离，不影响其他功率模块正常运行。每个接触器分别由相应的功率模块独立控制。
[0015]本专利技术能实现直流输入侧短路时协同保护，具体表现为：
[0016](1)在第1段发生短路时，由于晶闸管Ti反向截止，各支路及功率模块输入侧电容Ci只能通过电阻Ri对短路点提供短路电流，不足以触发爆炸桥和熔断器FCi保护动作；
[0017](2)在第2段发生短路时，爆炸桥保护动作，由于晶闸管Ti反向截止，各支路及功率模块输入侧电容Ci只能通过电阻Ri对短路点提供短路电流，不足以触发熔断器FCi保护动作；
[0018](3)发生第3、4段短路时，以功率模块1发生第3、4段短路为例，模块2至模块n的电容Ci由于晶闸管Ti反向截止，只能通过电阻Ri对短路点提供短路电流，不足以触发熔断器FCi保护动作；同时，熔断器FC1快速保护熔断，实现对故障支路及功率模块1的隔离，不影响其他支路及模块的正常运行。
附图说明
[0019]图1是模块化并联电源直流输入端电路示意图；
[0020]图2是现有典型的模块化并联电源直流输入侧电路；
[0021]图3是本专利技术提供一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路示意图；
[0022]图4是采用本专利技术电路的具体实例的示意图。
具体实施方式
[0023]图3是本专利技术提供一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路示意图，该短路协同保护电路分为两级：第一级保护电路为直流母线输入侧爆炸桥，该直流母线输入侧爆炸桥可以由现有技术来实现；第二级保护电路依靠熔断器、晶闸管实现。模块化并联电源中的每个功率模块都独立配置一组所述的第二级保护电路。
[0024]其中，所述的第二级保护电路包括：熔断器FC、晶闸管T、电阻R、电容C、接触器S。公共直流母线的正极连接熔断器FC的第一端，熔断器FC的第二端连接至电阻R的第一端和晶闸管T的阳极，电阻R的第二端和晶闸管T的阴极连接至电容C和功率模块的正极；公共直流母线的负极连接至接触器S的第一端，接触器S的第二端连接至电容C和功率模块的负极。
[0025]这样，对于n个功率模块独立配置的n个第二级保护电路包括：熔断器FCi、晶闸管Ti、电阻Ri、电容Ci、接触器Si，公共直流母线的正极连接熔断器FCi的第一端，熔断器FCi的第二端连接至电阻Ri的第一端和晶闸管Ti的阳极，电阻Ri的第二端和晶闸管Ti的阴极连接
至电容Ci和功率功率模块i的正极；公共直流母线的负极连接至接触器Si的第一端，接触器Si的第二端连接至电容Ci和功率功率模块i的负极，其中i∈(1、2、3
……
n)，n为功率模块的数量。
[0026]其中，所述熔断器FCi的动作时间需要小于晶闸管Ti及爆炸桥的动作时间。
[0027]其中，通过电阻Ri和晶闸管Ti能够对电容Ci实现缓上电，避免上电时因电容电压的突变产生电流冲击；通过接触器Si实现对非短路故障功率模块进行隔离，不影响其他功率模块正常运行。每个接触器分别由相应的功率模块独立控制。
[0028]下面结合具体实施例说明本专利技术直流输入侧短路协同保护电路原理。
[0029]以某电源装置为例，该电源装置输入由蓄电池供电，额定电压为DC240V，晶闸管T选型为TZ800N12KOF，熔断器FC选型为RSG
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2690V/630A
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ZK，电阻R为300Ω。下面结合图4详细说明。
[0030]在第1段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化并联电源直流输入侧短路协同保护电路，其特征在于该短路协同保护电路分为两级：第一级保护电路为直流母线输入侧爆炸桥；第二级保护电路包括熔断器FCi、晶闸管Ti、电阻Ri、电容Ci、接触器Si，公共直流母线的正极连接熔断器FCi的第一端，熔断器FCi的第二端连接至电阻Ri的第一端和晶闸管Ti的阳极，电阻Ri的第二端和晶闸管Ti的阴极连接至电容Ci和功率功率模块i的正极；公共直流母线的负极连接至接触器Si的第一端，接触器Si的第二端连接至电容Ci和功率功率模块i的负极，其中i∈1、2、3...

【专利技术属性】
技术研发人员：金翔，李锐，吴浩伟，陈晶，李鹏，孙海晶，蔡凯，蔡久青，孔祥伟，李可维，吴钫，魏华，陈涛，罗伟，耿攀，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：