[發明專利]一種應用于電力電子變壓器功率模塊諧振電流的檢測電路

在審

• 申請號: 202010841425.0
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111983282A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 范建華;徐鵬飛;劉玉林;王瀟;張建;李偉;吳雪梅;盧峰;林志超;程艷艷;葉齊
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;沈陽科遠國網電力工程勘察設計有限公司
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18;G01R1/30;G01R15/08;G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種應用于電力電子變壓器功率模塊諧振電流的檢測電路，包括開口式PCB羅氏線圈，用于獲取變壓器輸入端諧振電流的微分值；模擬積分器，用于對羅氏線圈輸出的信號進行積分還原；隔直電路，用于對積分器輸出信號進行隔直以消除積分器帶來的直流偏置；差分放大電路，用于將經過的信號放大調整為適合ADC采樣的電壓范圍；閾值比較電路，用于對放大后的信號進行閾值保護。本發明解決了傳統的電流檢測方案無法應用于高頻大電流場景的問題，可實現對電力電子變壓器功率模塊諧振電流的檢測，進而實現對模塊的控制和保護。

技術領域

本發明涉及電力電子及控制技術領域，具體涉及一種應用于電力電子變壓器功率模塊諧振電流的檢測電路。

背景技術

隨著智能電網、能源互聯網等電網技術的快速發展，具有變壓、電壓隔離、功率調節、能源接入等多種功能的電力電子變壓器正朝著高頻大功率等級的方向快速發展。電力電子器件、變壓器的運行可靠性與軟開關技術的應用準確性是需要通過檢測諧振電流來實現的。而傳統的常用電流檢測方案霍爾、CT以及分流器，由于磁芯以及本身寄生參數的限制，無法應用于高頻大電流場合。

軟開關技術是使功率模塊可以高頻化的必要技術。利用諧振的原理，使開關器件的電流按正弦或類正弦變化，從而降低開關損耗。實現軟開關技術的關鍵在于對諧振電流的準確檢測，需要準確檢測的原因主要有三，一是參與諧振的模擬器件由于自身參數的離散性，模塊之間的諧振頻率及幅值會有較大差異；二是根據負載的不同，變壓器輸入端諧振參數也會發生變化；三是為了實現功率模塊可以工作在多種工作模式，包括正向，準正向，反向等。

相關專利提出利用電流互感器和隔離光耦的方案進行過零點檢測，該方案只能檢測小電流的過零點，無法對諧振電路器件及運行狀況進行監測，無法適應于高頻大電流場合。

相關專利提出利用測量諧振電容電壓進行測量，該方案會存在檢測的滯后，且諧振電容參數一致性較難控制，測量準確度低，另外還存在輸入端和輸出端不隔離問題，同樣不適用于高頻大電流場合。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足和缺陷，提供一種應用于電力電子變壓器功率模塊諧振電流檢測電路，包括開口式PCB羅氏線圈，模擬積分器，隔直電路，放大電路及閾值比較電路。實現對功率模組的高頻大電流信號的監測，實現對模組工作狀態的控制。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種應用于電力電子變壓器功率模塊諧振電流的檢測電路，包括開口式PCB羅氏線圈、模擬積分器、隔直電路、放大電路和閾值比較電路，用于將功率模塊諧振電路的諧振電流轉換為可供控制器AD端口采樣的電壓值。其中：

模擬積分器包括：參考電壓Vref，運算放大器U1，電容C3、C4，電阻R1、R2、R3、R4；

隔直電路包括：參考電壓Vref，電阻R5，電容C5；

放大電路包括：參考電壓Vref，運算放大器U2、U3，電阻R6、R7、R8、R9，二選一模擬開關U5；

閾值比較電路包括：電阻R10、R11，電壓比較器U4，閾值電壓V1；