[實用新型]一種應用于直流母線系統的保護裝置

有效

• 申請號: 202120009310.5
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN214013862U
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 王凱倫;黃敏;方剛;盧進軍;劉滔
• 申請（專利權）人: 江蘇固德威電源科技股份有限公司
• 主分類號: H02H7/22
• 分類號: H02H7/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青

本實用新型涉及一種應用于直流母線系統的保護裝置，包括串聯在逆變器直流母線和公共直流母線之間的預充軟啟電路、短路保護電路和保險絲；預充軟啟電路包括正極主開關和旁路開關，正極主開關和旁路開關并聯后連接母線正極連線上；短路保護電路包括背對背串聯于母線負極連線上的兩組MOSFET、用于驅動MOSFET的驅動器件、連接在母線正極連線和母線負極連線之間并位于MOSFET一側的第一電容、連接在母線正極連線和母線負極連線之間并位于MOSFET另一側的的第二電容、并聯在第一電容兩端的第一二極管、并聯在第二電容兩端的第二二極管、第三電容和第三二極管，第三電容和第三二極管串聯后并聯在第一電容兩端。本實用新型成本低、可靠性高、完成復雜度低。

技術領域

本實用新型屬于電力電子變換器技術領域，主要應用于儲能逆變器等行業，特別涉及了一種應用于直流母線系統的保護裝置。

背景技術

逆變器的直流母線（PCS BUS，下文簡稱PBUS）一般是光伏面板和電池輸出通過DC-DC變換形成，再由DC模塊連接到公共直流母線（Main BUS，下文簡稱MBUS）上。一旦某臺逆變器損壞導致母線短路，所有連接到公共直流母線的逆變器都會受到影響甚至損壞，因此在DC模塊中需要集成針對直流母線的保護裝置。

目前在光伏領域常用的直流短路保護方案還是保險絲和斷路器保護，這依賴于光伏組件和鋰電池電芯的本身特性。但此方案的響應速度受限于保險絲和斷路器特性，保護的時間都在數十微秒級甚至毫秒級，即最快也需幾十微秒切斷，遠遠無法滿足幾微秒關斷需求，且保護后需要斷電重啟甚至更換器件。還有利用電流檢測裝置及單片機的保護方案，該方案的成本和完成復雜度較高。

另外，還有一些利用MOSFET的短路保護電路。這些方案主要針對低壓應用，高壓應用下高電壓尖峰問題非常嚴重。這些方案考慮到MOSFET的抗短路能力弱，或者受是關斷電壓尖峰的影響，選擇了大幅降額使用MOSFET或者是降低關斷速度來減緩關斷尖峰的影響。前者增加了成本，后者削弱了性能。而有源鉗位電路需要新增控制信號，需要MCU的參與，增加了完成復雜度。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種成本低、可靠性高、完成復雜度低的應用于直流母線系統的保護裝置。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種應用于直流母線系統的保護裝置，所述直流母線系統包括逆變器直流母線和公共直流母線，所述逆變器直流母線的正極和所述公共直流母線的正極之間通過母線正極連線相連接，所述逆變器直流母線的負極和所述公共直流母線的負極之間通過母線負極連線相連接，所述應用于直流母線系統的保護裝置包括串聯在所述逆變器直流母線和所述公共直流母線之間的預充軟啟電路、短路保護電路和保險絲；

所述預充軟啟電路包括正極主開關和旁路開關，所述正極主開關和所述旁路開關并聯后連接所述母線正極連線上；

所述短路保護電路包括背對背串聯于所述母線負極連線上的兩組MOSFET、用于驅動所述MOSFET的驅動器件、連接在所述母線正極連線和所述母線負極連線之間并位于所述MOSFET一側的第一電容、連接在所述母線正極連線和所述母線負極連線之間并位于所述MOSFET另一側的的第二電容、并聯在所述第一電容兩端的第一二極管、并聯在所述第二電容兩端的第二二極管、第三電容和第三二極管，所述第三電容和所述第三二極管串聯后并聯在所述第一電容兩端。

所述預充軟啟電路還包括與所述旁路開關串聯的第一電阻。

所述短路保護電路還包括第一開關和第二電阻，所述第一開關和所述第二電阻并聯后連接在所述母線正極連線與所述第一電容之間。

每組MOSFET包括一個MOSFET管或多個并聯的MOSFET管。

所述驅動器件包括帶退飽和檢測功能的驅動光耦。

所述保險絲包括串聯在所述母線正極連線上的正極保險絲和串聯在所述母線負極連線上的負極保險絲。