[實用新型]具有限流功能的交流固態功率控制器

有效

• 申請號: 201420196413.7
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203800911U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 王莉;阮立剛;葉家瑜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/08
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 艾中蘭

技術領域

本實用新型涉及一種交流固態功率控制器，屬于電力電子技術與電工技術領域。

背景技術

固態功率控制器(Solid?State?Power?Controller,?簡稱SSPC)是以半導體功率管為核心、集繼電器的開關轉換功能和斷路器的保護功能于一體的固態配電裝置。SSPC具有無觸點、無電弧、無噪聲、響應快、電磁干擾小、壽命長、可靠性高、便于計算機遠程控制等優點。

交流SSPC用于飛機、艦船交流電源系統或者民用配電網，實現交流功率電路的接通或斷開，并完成電路故障保護和隔離。

交流SSPC的主功率電路一般采用兩個功率MOSFET反串聯，如在中國發明專利201010216988.7、CN101662275A和美國專利US7196436中均采用了上述的主電路，其共同的不足之處是：

（1）不具有故障電流限流功能，電源系統電能質量受短路故障電流的影響較大；

（2）在開通大容量的容性負載或整流橋負載過程，對沖擊電流的抑制遠遠不夠，因此帶容性和整流橋負載能力較低；

（3）在負載短路故障過程中只能直接關斷故障電流，功率管電壓應力較高；并且抗干擾能力差，在起動大容量的容性負載或整流橋負載過程容易產生誤保護。

發明內容

本實用新型的目的是針對前述背景技術中的不足之處，提供一種具有限流功能的交流固態功率控制器，通過在主功率電路中設置限流支路，提高交流SSPC帶大容量容性負載和整流橋負載的能力，降低交流SSPC短路故障關斷時的電壓應力，增強交流SSPC的抗干擾能力。

為了實現上述目的，本實用新型采取的具體技術方案是：

一種具有限流功能的交流固態功率控制器，該交流固態功率控制器包括主功率電路、電源電壓檢測電路、電壓正負半周判斷電路、負載電流檢測電路、電流正負半周判斷電路、有效值轉換電路、過流保護電路、過零開關和狀態鎖存電路、短路判斷電路、功率管狀態比較判斷電路、負載狀態比較判斷電路、隔離電路和隔離電源模塊，其特征在于：

主功率電路包括主支路、限流支路和檢測電阻；主支路由第一功率管和第二功率管反串聯組成；限流支路由第三功率管、第四功率管和限流電阻組成，第三功率管和第四功率管反串聯后與限流電阻串聯；主支路和限流支路并聯，該并聯結構的一端作為交流固態功率控制器的功率輸入端連接外部交流電源；另一端與檢測電阻串聯，作為交流固態功率控制器的功率輸出端連接負載至功率地；

交流固態功率控制器還包括：

負載電壓平均值檢測電路，包括負載電壓檢測電路、第三絕對值轉換電路、平均值轉換電路；負載電壓檢測電路檢測功率輸出端和功率地之間的電壓，負載電壓檢測電路的輸出連于第三絕對值轉換電路，第三絕對值轉換電路的輸出連于平均值轉換電路，平均值轉換電路的輸出分別連于短路判斷電路和解除限流態判斷電路；

進入限流態判斷電路，包括第一絕對值轉換電路、第九比較器、第一D觸發器、第四與非門；負載電流檢測電路的輸出連于第一絕對值轉換電路，第一絕對值轉換電路的輸出連于第九比較器的正極性輸入端，第九比較器的負極性輸入端連于第一電壓閥值，第九比較器的輸出連于第一D觸發器的上升沿觸發端，第一D觸發器的D端接低電平，第四與非門的一個輸入端連于隔離電路的輸出，第四與非門的另一個輸入端連于解除限流態判斷電路的輸出，第四與非門的輸出連于第一D觸發器的置位端；

解除限流態判斷電路，包括功率輸入輸出電壓差動檢測電路、第二絕對值轉換電路、第十比較器、第十一比較器、第一三輸入或門；功率輸入輸出電壓差動檢測電路檢測交流固態功率控制器的功率輸入和功率輸出的電壓差，其輸出連于第二絕對值轉換電路，第二絕對值轉換電路的輸出連于第十比較器的正極性端，第十比較器的負極性端連于控制電路參考地，第十比較器的輸出連于第一三輸入或門的輸入，進入限流態判斷電路輸出信號也連于第一三輸入或門的輸入，平均值轉換電路的輸出連于第十一比較器的負極性端，第十一比較器的正極性端連于第二電壓閥值，第十一比較器的輸出連于第一三輸入或門的輸入，第一三輸入或門的輸出連于第四與非門的輸入；