大功率光伏逆变器的短路保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种大功率光伏逆变器的短路保护电路，其包括大功率光伏逆变器、交流电流采样电路、信号调理电路、求绝对值与最大值电路，基准参考电压产生电路，电流阈值检测电路，光耦隔离电路，及DSP控制模块、开关管驱动模块；其中，所述的电流采样装置包括霍尔电流传感器和采样电阻；所述的基准参考电压产生电路包括多个基准参考电压分压电阻。本实用新型专利技术利用响应速度快、测量精度高的霍尔电流传感器对逆变器输出瞬时电流值进行采样，保护电路全部由常规硬件电路组成，动作速度快，安全可靠，避免通用的集成化电流保护模块，针对不同功率等级光伏逆变器均可采用，对不同类型的短路故障都能使用，检测灵敏度高，保护动作快，执行可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术大体涉及光伏新能源领域，具体涉及大功率光伏逆变器的短路保护技术。
技术介绍
大功率光伏逆变器中，当电路中由于控制电路受到干扰或负载故障造成桥臂直通短路，需马上切断，若不及时，电容器上储存的能量将在很短的时间内通过短路元件释放，若此放电电流超过贯穿短路元件的浪涌能力时，就会使元件损坏。短路保护电路是一种在电路中流经大电流时保护整个电路使其不受损坏的一种电路。I.与本专利技术直接相关的现有技术方案一I. I现有技术方案一的内容光伏逆变器目前常用的短路保护主要有两种方案，其中方案一如图I所示，为间接电压法。图I为利用IGBT过流时IGBT的Vce增大的原理实现的短路保护电路。如图I所示，短路保护电路包括IC1、IC2、VD1等，其中，ICl是比较器，所述的ICl可为LM339 ；IC2是用于IGBT的专用驱动电路，所述的IC2可为EXB841 ;VD1、VD2是快速恢复二极管。EXB841内部电路可很好地完成降栅压及软关断，并具有内部延迟功能，以消除干扰产生的误动作。如图I所示，所述的短路保护电路，通过检测驱动脉冲高电平期间相应IGBT的Vce电压大小进行短路判断，由IGBT的特性可知，当IGBT开通时，其C、E两端电压与其通过的电流有线性关系，检测过流或短路时的Vce并与设定的阈值进行比较，用比较器的输出控制驱动电路的关断，可完成过流保护。如图I所示，如果发生短路，含有IGBT过流信息的Vce不直接送至IC2的IGBT集电极电压监视脚一6脚上，而是快速关断VD1，以便使得比较器ICl的V+电压大于V-电压，比较器输出高电平，由VD2送至IC2的6脚，其目的是为了消除VDl正向压降随电流不同而异，采用阈值比较器IC1，提高电流检测的准确性。如图I所示，如果发生过流，启动IC2内部电路中的降栅压及软关断电路，从而驱动器IC2的低速切断电路使IC2的3脚电位也逐步下降，进而慢速关断IGBT，既避免了集电极电流尖峰损坏IGBT，又完成了 IGBT短路保护。I. 2现有技术方案I的缺点通过检测IGBT的饱和压降Vce来实现短路保护，它往往需要配合驱动电路IC2，例如EXB841，来实现，这使在电路设计时不够灵活，同时Vce检测是不能对短路或过电流进行完全保护的，这是因为过电流对IGBT后的负载如电机等是不能允许的，并且正向压降的极大升高仅受去饱和功能限制，如果这个压降并未达到临界点，控制功能就不能确定发生了短路。2.与本专利技术直接相关的现有技术方案二2. I现有技术方案二的内容光伏逆变器的短路保护方案二，如图2所示，为检测母线电流法。图2为桥臂直通短路保护电路，其包括三相交流电源ea、eb、ec，直流电源DC+、DC-，IGBT开关管Tl、T2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6，交流侧霍尔电流传感器ITl、ΙΤ2、ΙΤ3，及电感La、Lb、Lc等。其中Ip为桥臂母线电流；ia、ib、ic为三相交流电流。如图2所示，当短路保护电路检测到桥臂母线电流Ip突然增大到一定倍数额定电流时就认为发生桥臂直通故障，此时封锁所有IGBT的驱动，以消除故障，从而避免IGBT烧毁。2. 2现有技术方案二的缺点方案二的检测电路适用于单相小容量变换器中。对于三相变换器或者大容量变换器，由于桥臂母线电流Ip的额定电流较大，单相桥臂直通时，在IGBT损坏以前，桥臂母线电流Ip变化不太明显，不能施行有效保护。 3.小结综上所述，针对现有技术中过流保护电路的不足，为了解决大功率光伏逆变器的短路保护问题，提出一种检测灵敏度高，保护动作快，执行可靠的短路保护电路，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对现有技术中过流保护电路的不足，为了解决大功率光伏逆变器的短路保护问题，而提出一种检测灵敏度高，保护动作快，执行可靠的短路保护电路。为实现上述目的，本技术公开如下技术方案一种大功率光伏逆变器的短路保护电路，其包括大功率光伏逆变器、交流电流采样电路、信号调理电路、求绝对值与最大值电路，基准参考电压产生电路，电流阈值检测电路，光耦隔离电路，及DSP控制模块、开关管驱动模块；其中，所述的大功率光伏逆变器包括多个IGBT开关管；所述的大功率光伏逆变器的A、B、C三相输出端分别与所述的交流电流采样电路的A、B、C三相输入端电性相连；所述的交流电流采样电路的A、B、C三相输出端分别与所述的信号调理电路的A、B、C三相输入端电性相连；所述的信号调理电路的A、B、C三相输出端分别与所述的求绝对值与最大值电路的A、B、C三相输入端电性相连；所述的基准参考电压产生电路的输出端与所述的电流阈值检测电路的第二输入端电性相连；所述的求绝对值与最大值电路的输出端与所述的电流阈值检测电路的第一输入端电性相连；所述的电流阈值检测电路的输出端与所述的光耦隔离电路输入端电性相连；所述的光耦隔离电路输出端与所述的DSP控制模块的输入端电性相连；所述的DSP控制模块的多个PWM输出引脚与所述的开关管驱动模块的输入引脚相连；所述的开关管驱动模块的输出引脚与所述的大功率光伏逆变器中的多个IGBT开关管的栅极分别相连。所述的大功率光伏逆变器的短路保护电路，其中，所述的交流电流采样电路包括多个交流侧霍尔电流传感器、多个采样电阻、多个电阻、多个电容；其中，所述的多个交流侧霍尔电流传感器包括第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、第三霍尔电流传感器；所述的多个采样电阻包括第一电阻、第十一 I电阻、第二十一电阻；所述的多个电阻包括第二电阻R2、第十二电阻、第二十二电阻,所述的多个电容包括第一电容Cl、第^ 电容、第二i 电容；其中，第一霍尔电流传感器的第一端是交流电流米样电路的A相输入端；第一霍尔电流传感器的第二端与第一电阻的第一端和第二电阻的第一端相连；第一电阻的 第二端接地；第一电容的第二端接地；第二电阻的第二端与第一电容的第一端相连后作为交流电流采样电路的A相输出端；第二霍尔电流传感器的第一端是交流电流采样电路的B相输入端；第二霍尔电流传感器的第二端与第十一电阻的第一端和第十二电阻的第一端相连；第十一电阻的第二端接地；第十一电容的第二端接地；第十二电阻的第二端与第十一电容的第一端相连后作为交流电流采样电路的B相输出端；第二霍尔电流传感器的第一端是交流电流米样电路的C相输入端；第二霍尔电流传感器的第二端与第二十一电阻的第一端和第二十二电阻的第一端相连；第二十一电阻的第二端接地；第二十一电容的第二端接地；第二十二电阻的第二端与第二十一电容的第一端相连后作为交流电流采样电路的C相输出端。所述的大功率光伏逆变器的短路保护电路，其中，所述的信号调理电路中包括A相运算放大回路，B相运算放大回路，C相运算放大回路，和多个电压跟随器；其中，电压跟随器包括第二运放、第十二运放、第二十二运放；A相运算放大回路包括第一运放、第三电阻、第四电阻，B相运算放大回路包括第十一运放、第十三电阻、第十四电阻，C相运算放大回路包括第二十一运放、第二十三电阻、第二十四电阻；其中，第一运放、第十一运放、第二十一运放、和第二运放、第十二运放、第二十二运放，为LM258 ；第一运放的同相端是信号调理电路的A相输入端；第三电阻的第一端与第一运放的反相端和第四电阻的第一端相连；第三电阻的第二端接地；第四电阻的第二端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率光伏逆变器的短路保护电路，其特征在于，其包括大功率光伏逆变器、交流电流采样电路、信号调理电路、求绝对值与最大值电路，基准参考电压产生电路，电流阈值检测电路，光耦隔离电路，及DSP控制模块、开关管驱动模块；其中，所述的大功率光伏逆变器包括多个IGBT开关管；所述的大功率光伏逆变器的A、B、C三相输出端分别与所述的交流电流采样电路的A、B、C三相输入端电性相连；所述的交流电流采样电路的A、B、C三相输出端分别与所述的信号调理电路的A、B、C三相输入端电性相连；所述的信号调理电路的A、B、C三相输出端分别与所述的求绝对值与最大值电路的A、B、C三相输入端电性相连；所述的基准参考电压产生电路的输出端与所述的电流阈值检测电路的第二输入端电性相连；所述的求绝对值与最大值电路的输出端与所述的电流阈值检测电路的第一输入端电性相连；所述的电流阈值检测电路的输出端与所述的光耦隔离电路输入端电性相连；所述的光耦隔离电路输出端与所述的DSP控制模块的输入端电性相连；所述的DSP控制模块的多个PWM输出引脚与所述的开关管驱动模块的输入引脚相连；所述的开关管驱动模块的输出引脚与所述的大功率光伏逆变器中的多个IGBT开关管的栅极分别相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张修谦，唐挺，韦安，
申请(专利权)人：昆兰新能源技术常州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：