一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路，包括直流母线电压支撑电容C5、大功率场效应管、非门、输出变压器T1、高频电流互感器、运算放大器U2等；大功率场效应管包括Q2至Q5，高频电流互感器包括CT1和CT2；CPU发送的脉冲宽度调制信号PWM1至PWM4分别与Q2至Q5的栅极连接；直流母线电压支撑电容C5的正极端连接Q2和Q3的源极，Q2的漏极与Q4的源极连接，Q3的漏极与的源极连接，Q4和Q5的漏极分别与高频电流互感器CT1和CT2的原边同相端连接，CT1和CT2的原边反相端连接系统地GND；输出变压器T1的原边同相端与Q3的漏极连接，输出变压器T1的原边反相端与Q4的源极连接。器T1的原边反相端与Q4的源极连接。器T1的原边反相端与Q4的源极连接。

【技术实现步骤摘要】
一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路


[0001]本技术涉及电路
，特别是一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路。

技术介绍

[0002]目前在变频器、光伏逆变器、汽车充电桩、灯镇流器等系统中，全桥逆变器应用很广泛。在上述设备运行中，由于负载短路、驱动信号异常或者环境因素等情况可能造成逆变器电源输出短路，可能导致逆变器主电路中桥臂中的两个全控型功率开关器(MOSFET、IGBT)单元过载，也可能会控制器发出的驱动信号紊乱，造成桥臂中的两个全控型功率开关器件同时导通，从而导致母线短路，产生很大的短路电流，造成全控型功率开关器的故障，甚至炸毁等严重设备故障。同样当桥臂中单个全控型功率开关器短路失效时，而同时另外一个全控型功率开关器导通时，同样会引起桥臂短路故障。因此全桥逆变器的桥臂过流保护是逆变器设计的重中之重。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是提供一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路，其采用CT电流采样方法，精度高，响应速度快，可有效避免桥臂发生短路，降低全控型功率开关器的损坏故障。
[0004]为了解决以上技术问题，本技术是通过如下方式来实现的：本技术所述一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路包括直流母线电压支撑电容C5、大功率场效应管、非门、输出变压器T1、高频电流互感器、运算放大器U2、快速恢复二极管、电阻、电容、负载等效电容CLOAD和负载等效电阻RLOAD；大功率场效应管包括大功率场效应管Q2、大功率场效应管Q3、大功率场效应管Q4、大功率场效应管Q5，高频电流互感器包括高频电流互感器CT1和高频电流互感器CT2；CPU发送的脉冲宽度调制信号PWM1、PWM3、PWM2及PWM4分别与大功率场效应管Q2、大功率场效应管Q3、大功率场效应管Q4、大功率场效应管Q5的栅极连接；直流母线电压支撑电容C5的正极端连接大功率场效应管Q2和大功率场效应管Q3的源极，大功率场效应管Q2的漏极与大功率场效应管Q4的源极连接，大功率场效应管Q3的漏极与大功率场效应管Q5的源极连接，大功率场效应管Q4和大功率场效应管Q5的漏极分别与高频电流互感器CT1和高频电流互感器CT2的原边同相端连接，高频电流互感器CT1和高频电流互感器CT2的原边反相端连接系统地GND；所述输出变压器T1的原边同相端与大功率场效应管Q3的漏极连接，输出变压器T1的原边反相端与大功率场效应管Q4的源极连接；通过控制脉冲宽度调制信号PWM1、PWM3、PWM2及PWM4的高低电平状态，可完成高频电流互感器CT1对全桥逆变器的左桥臂进行电流采样或者高频电流互感器CT2对全桥逆变器的右桥臂进行电流采样，并通过运算放大器U2的输出端输出信号。
[0005]所述PWM1和PWM4为低电平，PWM2、PWM3为高电平时，大功率场效应管Q3及大功率场效应管Q4导通，大功率场效应管Q2及大功率场效应管Q5截止，直流母线电流进入大功率场
效应管Q3的源极，并从大功率场效应管Q3的漏极流出，并流入输出变压器T1的原边同相端，经输出变压器T1的原边反相端流出，进入大功率场效应管Q4的源极，经大功率场效应管Q4的漏极进入高频电流互感器CT1的原边同相端，最后由高频电流互感器CT1的原边反相端进入系统地GND，形成功率信号的闭环回路。
[0006]所述PWM1和PWM4为高电平，PWM2、PWM3为低电平时，大功率场效应管Q2及大功率场效应管Q5导通，大功率场效应管Q3及大功率场效应管Q4截止，直流母线电流进入大功率场效应管Q2的源极，并从大功率场效应管Q2的漏极流出，并流入输出变压器T1的原边反相端，经输出变压器T1的原边同相端流出，进入大功率场效应管Q5的源极，经大功率场效应管Q5的漏极进入高频电流互感器CT2的原边同相端，最后由高频电流互感器CT2的原边反相端进入系统地GND，形成功率信号的闭环回路。
[0007]所述全桥逆变器的左桥臂包括非门U3、三极管Q6、快速恢复二极管D2；PWM1经过电阻R14后进入非门U3的信号输入端，电阻R15一端连接系统地GND，另一端连接非门U3的信号输入端，非门U3的信号输出端连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极与快速恢复二极管D2的正极连接，同时与高频电流互感器CT1副边连接，快速恢复二极管D2与VCC端连接，高频电流互感器CT1副边通过电阻R12与电阻R10、电容C2、电阻R11、电阻R8的一端连接，电阻R10、电容C2、电阻R11的另一端连接系统地GND，电阻R8另一端连接电容C4及电阻R9，电容C4的另一端连接系统地GND，电阻R9另一端连接运算放大器U2的同向端；所述算放大器U2的同向端还连接有电容C6，电容C6另一端连接系统地GND；参考电平VREF经过电阻R2及电阻R1后与电容C6上电平耦合后引入运算放大器U2的同相端；电阻R13、电阻R4与运算放大器U2的反相端相连，构成比例负反馈，对运算放大器U2同相端的输入信号进行负反馈放大处理，通过调整R13、R4阻值，改变信号放大倍数，将输入信号调理至合适幅值范围经运算放大器U2的输出端在端口Vout上形成最终采样结果。
[0008]所述全桥逆变器的右桥臂包括非门U1、三极管Q1、快速恢复二极管D1；PWM2经过电阻R3后进入非门U1的信号输入端，电阻R5一端连接系统地GND，另一端连接非门U1的信号输入端，非门U1的信号输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与快速恢复二极管D1的正极连接，同时与高频电流互感器CT2副边连接，快速恢复二极管D1与VCC端连接，高频电流互感器CT2副边通过电阻R6与电阻R10、电容C2、电阻R11、电阻R8的一端连接，电阻R10、电容C2、电阻R11的另一端连接系统地GND，电阻R8另一端连接电容C4及电阻R9，电容C4的另一端连接系统地GND，电阻R9另一端连接运算放大器U2的同向端；所述算放大器U2的同向端还连接有电容C6，电容C6另一端连接系统地GND；参考电平VREF经过电阻R2及电阻R1后与电容C6上电平耦合后引入运算放大器U2的同相端；电阻R13、电阻R4与运算放大器U2的反相端相连，构成比例负反馈，对运算放大器U2同相端的输入信号进行负反馈放大处理，通过调整R13、R4阻值，改变信号放大倍数，将输入信号调理至合适幅值范围经运算放大器U2的输出端在端口Vout上形成最终采样结果。
[0009]所述直流母线电压由三相整流或者单相整流获得直流电压并引入直流母线电压支撑电容C5进行滤波后产生，直流母线电压为400VDC到800VDC；所述直流母线电流是由直流母线电压所产生的电流。
[0010]本技术的积极效果：本技术所述一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路提出一种有源控制CT电流采样方法，适用逆变器的工作频率领域更宽，可以涵盖1Hz至
200KHz的逆变器桥臂电流采样，精度高，响应速度快，能够快速检测桥臂电流状态，变换为电压信号，通过比较器等硬件保护电路或CPU实现软件保护，封锁驱动信号，保护桥臂避免发生短路，降低全控型功率开关器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路，其特征在于：包括直流母线电压支撑电容C5、大功率场效应管、非门、输出变压器T1、高频电流互感器、运算放大器U2、快速恢复二极管、电阻、电容、负载等效电容CLOAD和负载等效电阻RLOAD；大功率场效应管包括大功率场效应管Q2、大功率场效应管Q3、大功率场效应管Q4、大功率场效应管Q5，高频电流互感器包括高频电流互感器CT1和高频电流互感器CT2；CPU发送的脉冲宽度调制信号PWM1、PWM3、PWM2及PWM4分别与大功率场效应管Q2、大功率场效应管Q3、大功率场效应管Q4、大功率场效应管Q5的栅极连接；直流母线电压支撑电容C5的正极端连接大功率场效应管Q2和大功率场效应管Q3的源极，大功率场效应管Q2的漏极与大功率场效应管Q4的源极连接，大功率场效应管Q3的漏极与大功率场效应管Q5的源极连接，大功率场效应管Q4和大功率场效应管Q5的漏极分别与高频电流互感器CT1和高频电流互感器CT2的原边同相端连接，高频电流互感器CT1和高频电流互感器CT2的原边反相端连接系统地GND；所述输出变压器T1的原边同相端与大功率场效应管Q3的漏极连接，输出变压器T1的原边反相端与大功率场效应管Q4的源极连接；通过控制脉冲宽度调制信号PWM1、PWM3、PWM2及PWM4的高低电平状态，可完成高频电流互感器CT1对全桥逆变器的左桥臂进行电流采样或者高频电流互感器CT2对全桥逆变器的右桥臂进行电流采样，并通过运算放大器U2的输出端输出信号。2.根据权利要求1所述的一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路，其特征在于：所述PWM1和PWM4为低电平，PWM2、PWM3为高电平，大功率场效应管Q3及大功率场效应管Q4导通，大功率场效应管Q2及大功率场效应管Q5截止。3.根据权利要求1所述的一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路，其特征在于：所述PWM1和PWM4为高电平，PWM2、PWM3为低电平，大功率场效应管Q2及大功率场效应管Q5导通，大功率场效应管Q3及大功率场效应管Q4截止。4.根据权利要求2所述的一种全桥逆变器的桥臂过流保护采样电路，其特征在于：所述全桥逆变器的左桥臂包括非门U3、三极管Q6、快速恢复二极管D2；PWM1经过电阻R14后进入非门U3的信号输入端，电阻R15一端连接系统地GND，另一端连接非门U3的信号输入端，非门U3的信号输出端连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极与快速恢复二极管D2的正极连接，同时与高频电流互感器CT1副边连...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹靖，李红涛，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：新型
国别省市：