[實用新型]逆變器過電流快速保護裝置

無效

• 申請號: 01227117.9
• 申請日: 2001-06-13
• 公開（公告）號: CN2490748Y
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: 魏云峰;彭燕昌;孫廣生;嚴萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122;H02M7/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 方國成

本實用新型涉及大功率逆變器類電力電子電器過電流的快速響應保護。

大多數電力電子器件因為耐受過電流的能力差，要求過電流保護裝置在過電流發生后十微秒內快速響應，可靠地實施保護。逆變器就是這類裝置的典型例子。

已有技術中的傳統方法，即將過電流熱效應器件(如熔斷器)串聯在待保護器件的回路中，過電流發生時熱效應器件迅速熔斷或阻值急劇升高，限制過電流從而保護器件和電器不被損壞。由于這種方式的響應速度慢(幾百微秒至毫秒量級)，因而不宜用在大功率逆變器類電子電力裝置的過電流保護中。

對于大功率逆變器的過電流保護，目前比較通行適用的方法是利用逆變器中逆變器件本身作為過電流保護器件，一旦檢測到過電流便令其關斷，從而保護了逆變器件和逆變器，其響應時間可達十微秒以內，但有些情況會使這種方式失去作用。一是由于逆變器件處于高頻開斷工作狀態，某個器件會因為疲勞或累積缺陷而突然失效不能工作。此外，由于關斷過電流時產生很大的電流變化率(di/dt)，由此引發的動態擎柱效應也會使器件失去控制，無法關斷。由此可見，已有技術的逆變器過電流保護裝置，有待改進和完善之處。

本實用新型的目的是提供一種逆變器過電流快速保護裝置，它能以較小的電流變化率快速關斷過電流，并減小由此引起的電壓尖峰，從而更可靠地保護逆變器類電力電子電器。

本實用新型逆變器過電流快速保護裝置，包括在逆變器的母線上、電源的負端串聯一個獨立的固體開關器件作為過電流保護開關，在該過電流保護開關之前串聯一個檢測電流的電流傳感器，在所述過電流保護開關引出的兩個端子上并聯一個降低保護裝置運行時電流變化率和電壓變化率的緩沖吸收電路，在所述過電流保護開關的門極上并聯一個門極保護電路；所述過電流保護開關還與一具有設定保護預值、比較電流大小、驅動過電流保護開關本身、并有輸出故障信號功能的控制電路相連接，該控制電路中有一個D型觸發器。

本設計逆變器過電流快速保護裝置中，其過電流保護開關采用絕緣柵雙極型場效應晶體管即IGBT，或者用MOS型場效應晶體管。

本設計裝置中的緩沖吸收電路主要由超快速高壓大電流二極管，大容量無感電容，壓敏電阻和充放電電阻組成。所述高壓大電流二極管與大容量無感電容串聯，然后與壓敏電阻并聯，充放電電阻兩端分別連接二極管和無感電容的串聯接合點和逆變器電源的正端。

并聯在過電流保護開關門極上的門極保護電路為兩只反向串聯連接的齊納二極管，它們再與一電阻并聯，然后并聯到過電流保護開關的門極。

本設計裝置控制電路中除D型觸發器外，包括信號調整分電路、脈寬調整分電路、驅動分電路。信號調整分電路接D型觸發器的時鐘輸入端；脈寬調整分電路接D型觸發器的R端和輸出同相端；D型觸發器的輸出反相端與驅動分電路相連。

控制電路中，還可以包括一個過電流故障信號反饋分電路，它由光耦和電阻組成，與驅動分電路相連，過電流故障反饋信號輸出到逆變器的控制和檢測電路中。

圖1為本實用新型逆變器過電流快速保護裝置的工作原理框圖。

圖2為本設計裝置中的緩沖吸收電路。

圖3為本設計裝置中門極保護電路。

圖4為本設計裝置要保護的逆變器電路示意圖。

圖5為本設計裝置中的控制電路。

下面結合圖1至圖5詳細說明本實用新型的一個實施例。

首先請參見圖1和圖4。本實用新型逆變器過電流快速保護裝置由電流傳感器100、控制電路200、門極保護電路300、過電流保護開關400、緩沖吸收電路500組成。逆變器600中的電流排650穿過電流傳感器100與保護開關400的一端相連接，過電流保護開關400的另一端經電流排660連接到逆變器600的電源負端640。門極保護電路300與過電流保護開關400的門極并聯。緩沖吸收電路500并聯在過電流保護開關400的兩端。在本實施例中，過電流保護開關400采用絕緣柵雙極型場效應晶體管(即IGBT)或MOS型場效應晶體管。電流傳感器100采用磁平衡式霍爾電流傳感器，它可以檢測各種波形的工作電流。

本設計緩沖吸收電路500如圖2所示。超快速高耐壓大電流二極管D501和大容量無感電容C501串聯，然后與壓敏電阻RU501并聯，充放電電阻R501的兩端分別連接二極管D501和無感電容C501的串聯接合點和逆變器電源的正端630。單只二極管D501容量不夠時，可以多管并聯使用。無感電容C501也可以多個并聯，以進一步降低電感。