[發(fā)明專利]一種功率模塊冗余取能電路及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810092738.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108111007B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝曄源;李海英;姜田貴;朱銘煉;曹冬明;張中鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種功率模塊冗余取能電路，所述功率模塊包括至少一個功率半導(dǎo)體器件、第一電容C1、第一旁路開關(guān)K1；其特征在于：所述功率模塊冗余取能電路包括第一穩(wěn)壓管VD1、第二穩(wěn)壓管VD2、第二開關(guān)K2、第一電阻R1、第二電阻R2、第二電容C2、電源板卡和控制板卡；所述第一穩(wěn)壓管VD1的陰極與第一電容C1的正極相連，陽極串入第一電阻R1后與第二電容C2的正極相連，第二電容C2的負極與第一電容C1的負極相連；所述第二穩(wěn)壓管VD2的陰極與第一電容C1的正極相連，陽極與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端與第一電容C1的負極相連；所述第一旁路開關(guān)K1并聯(lián)在功率模塊的x1端子和x2端子之間；所述電源板卡從第一電容C1上獲取能量，并向控制板卡提供電源以及向第二電容C2充電；所述控制板卡通過觸發(fā)第二開關(guān)K2來控制第一旁路開關(guān)K1的合閘。

2.如權(quán)利要求1所述的功率模塊冗余取能電路，其特征在于：所述電路還包括第三開關(guān)K3，其一端與第一穩(wěn)壓管VD1的陽極相連，另一端與第一電阻R1相連；所述第三開關(guān)K3在電源板卡不工作時處于閉合狀態(tài)，在電源板卡正常工作時處于分斷狀態(tài)。

3.如權(quán)利要求1所述的功率模塊冗余取能電路，所述電源板卡為隔離型電源板卡，所述隔離型電源板卡包含隔離變壓器，變壓器的原、副邊電路不共地，其特征在于：所述功率模塊冗余取能電路還包括第四開關(guān)K4，所述第四開關(guān)K4串聯(lián)在第二電容C2負極與第一電容C1的負極之間，在電源板卡不工作時處于閉合狀態(tài)，在電源板卡正常工作時處于分斷狀態(tài)。

4.如權(quán)利要求1所述的功率模塊冗余取能電路，其特征在于：所述功率模塊包含至少兩個功率半導(dǎo)體器件，功率半導(dǎo)體器件為半橋連接形式。

5.如權(quán)利要求1所述的功率模塊冗余取能電路，其特征在于：所述功率模塊包含至少四個功率半導(dǎo)體器件，功率半導(dǎo)體器件為全橋連接形式。

6.如權(quán)利要求1所述的功率模塊冗余取能電路，其特征在于：所述第一旁路開關(guān)K1具有合閘后機械保持功能，在斷電后旁路開關(guān)能夠保持合閘狀態(tài)；所述第一旁路開關(guān)K1的合閘信號來自第二電容C2的放電。

7.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的功率模塊冗余取能電路，其特征在于：所述第二、三、四開關(guān)是機械開關(guān)、繼電器或者電子開關(guān)；所述第二、三、四開關(guān)的觸發(fā)信號來自電源板卡或控制板卡。

8.一種如權(quán)利要求2所述的一種功率模塊冗余取能電路的控制方法，其特征在于：當功率模塊啟動、發(fā)生故障需要旁路時，包含如下步驟；

步驟1：初始狀態(tài)為第一旁路開關(guān)K1分斷，第二開關(guān)K2分斷，第三開關(guān)K3閉合；

步驟2：功率模塊中的第一電容C1開始充電；

步驟3：判斷電源板卡是否工作正常；

步驟4：如電源板卡工作正常，則控制板卡發(fā)出合第二開關(guān)K2的指令，第二電容C2放電，觸發(fā)第一旁路開關(guān)K1合閘；

步驟5：如電源板卡工作不正常，則第一電容C1繼續(xù)充電；

步驟6：當電容電壓達到第一穩(wěn)壓管VD1的第一閾值Vc1時，第一穩(wěn)壓管VD1擊穿；

步驟7：第一電容C1通過第一穩(wěn)壓管VD1、第三開關(guān)K3、第一電阻R1為第二電容C2充電；

步驟8：第一電容C1繼續(xù)充電，當?shù)谝浑娙軨1上電容電壓達到第二穩(wěn)壓管VD2的第二閾值Vc2時，第二穩(wěn)壓管VD2擊穿；

步驟9：觸發(fā)第二開關(guān)K2合閘，第二電容C2放電，觸發(fā)第一旁路開關(guān)K1合閘。

9.一種如權(quán)利要求2所述的一種功率模塊冗余取能電路的控制方法，其特征在于：當功率模塊正常工作、發(fā)生故障需要旁路時，包含如下步驟；

步驟1：初始狀態(tài)為第一旁路開關(guān)K1分斷，第二開關(guān)K2分斷，第三開關(guān)K3分斷；

步驟2：檢測到功率模塊故障，閉鎖所有開關(guān)模塊的驅(qū)動命令；

步驟3：控制板卡發(fā)出合第二開關(guān)K2指令，觸發(fā)第一旁路開關(guān)K1合閘；

步驟4：如合閘成功，則流程終止；若合閘不成功，則執(zhí)行以下流程；

步驟5：第一電容C1繼續(xù)充電，判斷電源板卡工作是否正常，如電源板卡正常，當電容電壓達到第二穩(wěn)壓管VD2的第二閾值Vc2時，第二穩(wěn)壓管VD2擊穿；

步驟6：觸發(fā)第二開關(guān)K2合閘，第二電容C2放電，觸發(fā)第一旁路開關(guān)K1合閘；

步驟7：判斷電源板卡工作不正常，閉合第三開關(guān)K3，第一電容C1繼續(xù)充電，當電容電壓達到第一穩(wěn)壓管VD1的第一閾值Vc1時，第一穩(wěn)壓管VD1擊穿；

步驟8：第一電容C1繼續(xù)充電，當電容電壓達到第二穩(wěn)壓管VD2的第二閾值Vc2時，第二穩(wěn)壓管VD2擊穿；

步驟9：觸發(fā)第二開關(guān)K2合閘，第二電容C2放電，觸發(fā)第一旁路開關(guān)K1合閘。