[實(shí)用新型]光伏并網(wǎng)逆變器的直通保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120481037.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN202772555U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海天兆新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/122
• 分類號(hào): H02H7/122
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的光伏并網(wǎng)逆變器IGBT全橋電路。?

背景技術(shù)

由于太陽能具有無污染、資源豐富、無區(qū)域限制等特點(diǎn)，因此作為一種可再生利用的新能源，得到了廣泛的應(yīng)用。太陽能光伏發(fā)電是太陽能的一種重要應(yīng)用，近年來越來越受到全世界人民的關(guān)注，光伏并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，作用是將光伏組件產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并輸送至電網(wǎng)，其性能的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有很大的影響。?

光伏并網(wǎng)逆變器主要分為兩級(jí)，前一級(jí)是DC-DC?BOOST電路，用于直流電壓調(diào)整和最大功率跟蹤；后一級(jí)如圖1所示，是單相全橋式DC-AC變換電路，其輸出經(jīng)過電感濾波后并網(wǎng)。?

首先,為避免由于上管VT1（VT3）和下管VT2（VT4）因驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)為高電平而造成的直通故障,一方面需要在驅(qū)動(dòng)軟件中考慮加入死區(qū),另一方面也需要在硬件電路上對(duì)上下管的驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行硬件互鎖,當(dāng)上下管驅(qū)動(dòng)電平同時(shí)為有效電平時(shí),自動(dòng)封鎖驅(qū)動(dòng)電壓。?

另外,IGBT也有可能因過壓、過熱而導(dǎo)致瞬間擊穿直通,或者自身雪崩失效短路、由于外部原因引起的電氣連接造成的短路,此時(shí)同一橋臂上的兩個(gè)晶體管都會(huì)有大電流通過,目前的各種保護(hù)措施都無法徹底避免變換器發(fā)生橋臂直通的可能性,那么怎樣實(shí)現(xiàn)在發(fā)生橋臂直通時(shí)及時(shí)檢測(cè)出直通故障并保護(hù)IGBT,以避免IGBT燒毀,就顯得尤為重要。?

目前橋臂直通保護(hù)電路有兩種類型:??

如圖2所示，其為檢測(cè)橋臂電流保護(hù)電路。當(dāng)橋臂電流I1和I2突然增大到一定倍數(shù)額定電流時(shí),就認(rèn)為發(fā)生橋臂直通故障,此時(shí)封鎖所有IGBT驅(qū)動(dòng),以消除故障,避免IGBT燒毀。此種檢測(cè)電路適用于單相小容量變換器中,對(duì)于三相變換器或者大容量變換器,由于橋臂額定電流較大,單相橋臂直通時(shí),在IGBT損壞以前其電流I變化不太明顯,不能施行有效保護(hù)。

如圖3所示，?其為使用帶有過流檢測(cè)的驅(qū)動(dòng)光耦(例如HCPL316J)的保護(hù)電路。由IGBT的特性可知,IGBT開通時(shí),其C、E兩端電壓與其通過的電流有線性關(guān)系,IGBT可在10μs內(nèi)承受其額定電流4倍的峰值電流,當(dāng)發(fā)生直通時(shí),通過檢測(cè)UCE的飽和壓降來判斷IGBT過流,從而封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其通用的電路如圖3所示.?

上述兩種保護(hù)電路在一般情況下都可以有效地對(duì)逆變橋直通短路進(jìn)行保護(hù)，但忽略了上電的瞬間（DSP初始化完成之前）PWM控制信號(hào)的不確定狀態(tài)，假如PWM控制信號(hào)在上電時(shí)同時(shí)為有效電平的話，逆變橋在上電的瞬間就有可能被燒毀。

本實(shí)用新型就是針對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器后一級(jí)的全橋式逆變電路的“直通”短路現(xiàn)象所造成功率晶體管燒毀的故障而提出一種更有效、更可靠的保護(hù)電路。?

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，有必要針對(duì)背景技術(shù)中提到的問題，提供一種更有效、更可靠地保護(hù)光伏并網(wǎng)逆變器的新型保護(hù)電路。?

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種光伏并網(wǎng)逆變器的直通保護(hù)電路，其包括一控制信號(hào)保護(hù)電路、一電源監(jiān)控電路及一8位反向緩沖驅(qū)動(dòng)電路，該控制信號(hào)保護(hù)電路及該電源監(jiān)控電路并聯(lián)，其輸出均與該8位反向緩沖驅(qū)動(dòng)電路連接。

作為優(yōu)化，所述8位反向緩沖驅(qū)動(dòng)電路包括一反向緩沖驅(qū)動(dòng)芯片74HC540、一電阻R3、一電容C3、一三極管Q2及一二極管D1，所述光伏并網(wǎng)逆變器的逆變橋的PWM控制信號(hào)經(jīng)由該反向緩沖驅(qū)動(dòng)芯片74HC540輸出，該反向緩沖驅(qū)動(dòng)芯片74HC540的片選控制信號(hào)腳G1與光伏并網(wǎng)逆變器的控制芯片DSP的IO口連接，另一片選控制信號(hào)腳G2與阻值為1K的電阻R3和NPN三極管Q2的集電極相接，電阻R3連接+5V電源，三極管Q2的發(fā)射極接地，基極與二極管D1的陰極相連，二極管D1的陽極與所述控制信號(hào)保護(hù)電路及電源監(jiān)控電路的輸出連接。?

作為優(yōu)化，所述電源監(jiān)控電路由一個(gè)電源監(jiān)控芯片TPS3809K33的3腳串接一個(gè)600/100KHZ的磁珠L(zhǎng)1接到3.3V電源，3腳同時(shí)接一個(gè)電容C1對(duì)地濾波，電源監(jiān)控芯片TPS3809K33的1腳接地，2腳經(jīng)一個(gè)1K電阻R6輸出。?

作為優(yōu)化，所述控制信號(hào)保護(hù)電路由四個(gè)與非門和一個(gè)二極管D2組成，光伏并網(wǎng)逆變器的逆變橋的同一橋臂的兩個(gè)PWM控制信號(hào)UP和UN分別接第一與非門的二輸入，另兩個(gè)控制信號(hào)VP和VN分別接第二與非門的二輸入，該第一與非門和第二與非門的輸出再分別接到第三與非門的輸入，第三與非門的輸出經(jīng)第四與非門反向，第四與非門的輸出接到一二極管D2的陰極，二極管D2的陽極為輸出。??