一种功率单元母线均压系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种功率单元母线均压系统，包括：控制器以及两路或两路以上的功率单元控制电路；其中，每路功率单元控制电路均包括：第一功率单元、第二功率单元、第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路、第一开关、第二开关、第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一功率单元控制电路、第二功率单元控制电路、第一放电电路和第二放电电路。本发明能够实现当其中一路功率单元控制电路中有某个功率单元故障时，各路功率单元控制电路的功耗能够保持一致，进而能够实现各路功率单元控制电路中功率单元的母线电压能够保持一致。
【专利说明】一种功率单元母线均压系统【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子【技术领域】，更具体地说，涉及一种功率单元母线均压系统。
【背景技术】
[0002]在变频器、SVG等高压链式结构中，单元连接方式分为三角形和星形，总共分为三相，每一相链接都由N个功率单元组成。在常用的变频器、SVG等高压链式结构的设备中，为了降低成本和提高控制电路的冗余，大多采用相邻功率单元互相供电的方式。这种连接方式可以保证，在其中一个功率单元因为故障导致功率单元旁路时候，相邻功率单元的一次电源板能够给该功率单元的控制电路板供电，保证了该相其它功率单元能够继续工作。
[0003]但是上述工作方式存在严重的隐患。当某个功率单元因为故障旁路的时候，就需要相邻功率单元同时给两个功率单元的控制电路板供电，这就导致这一相链接中该功率单元的母线功耗大于该相其他功率单元的功耗。经过测试发现在这种情况下，由于功率单元母线功耗过大，母线电压会逐渐降低，直到母线电压降到一次电源板工作电压之下，电源板停止工作。这样就会发生该相两个功率单元停止工作，系统被迫停机的状况。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种功率单元母线均压系统，能够实现在其中一路功率单元控制电路中有某个功率单元故障时，其它路功率单元控制电路中的功率单元的功耗能保持一致，进而实现各路功率单元控制电路中功率单元的母线电压能够保持一致。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种功率单元母线均压系统，包括:控制器以及两路或两路以上的功率单元控制电路；
[0006]每路功率单元控.制电路均包括:第一功率单元、第二功率单元、第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路、第一开关、第二开关、第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一功率单元控制电路、第二功率单元控制电路、第一放电电路和第二放电电路；其中:
[0007]所述第一功率单元与所述第二功率单元相邻；
[0008]所述第一隔离降压电源电路的输入端与所述第一功率单元的直流正负输出端相连，所述第一隔离降压电源电路的输出端与所述第一功率单元控制电路相连；
[0009]所述第一隔离降压电源电路的输出端还通过所述第二开关与所述第二功率单元控制电路相连；
[0010]所述第二电压检测电路分别与所述第一隔离降压电源电路的输出端、第二开关和所述控制器相连；
[0011]所述第一放电电路与所述第一功率单元控制电路相连；
[0012]所述第二隔离降压电源电路的输入端与所述第二功率单元的直流正负输出端相连，所述第二隔离降压电源电路的输出端与所述第二功率单元控制电路相连；
[0013]所述第二隔离降压电源电路的输出端还通过所述第一开关与所述第一功率单元控制电路相连；
[0014]所述第一电压检测电路分别与所述第二隔离降压电源电路的输出端、第一开关和所述控制器相连；
[0015]所述第二放电电路与所述第二功率单元控制电路相连；
[0016]所述第一功率单元控制电路和所述第二功率单元控制电路分别与所述控制器相连。
[0017]优选地，所述第一路放电电路和第二路放电电路均包括:放电电阻、开关管、驱动电阻、保护电阻、滤波电容、第一稳压管、第二稳压管和放电信号端子；其中:
[0018]所述驱动电阻一端与所述放电信号端子的正输入端相连，另一端与所述开关管的栅极或基极相连；
[0019]所述保护电阻一端与所述放电信号端子的接地端相连，另一端与所述开关管的栅极或基极相连；
[0020]所述滤波电容的一端与所述放电信号端子的接地端相连，另一端与所述开关管的栅极或基极相连；
[0021]所述第一稳压管的正极与所述第二稳压管的正极相连，所述第一稳压管的负极与所述放电信号端子的接地端相连；
[0022]所述第二稳压管的正极与所述第一稳压管的正极相连，所述第二稳压管的负极与所述MOS管的栅极相连；
[0023]所述开关管的源极或集电极与所述放电信号端子的接地端相连，所述开关管的漏极或发射极与所述放电电阻相连。
[0024]优选地，所述开关管为:晶体管或MOS管或IGBT。
[0025]优选地，所述第一电压检测电路包括:第一电压检测单元和第一控制单元；其中:
[0026]所述第一电压检测单元检测所述第二隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的所述第一控制单元和所述控制器；
[0027]所述第一控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第二隔离降压电路无输出电压时，所述第一控制单元生成控制所述第一开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第二隔离降压电路有输出电压时，所述第一控制单元生成控制所述第一开关保持断开状态的控制信号。
[0028]优选地，所述第二电压检测电路包括:第二电压检测单元和第二控制单元；其中:
[0029]所述第二电压检测单元检测所述第一隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的所述第二控制单元和所述控制器；
[0030]所述第二控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第一隔离降压电路无输出电压时，所述第二控制单元生成控制所述第二开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第一隔离降压电路有输出电压时，所述第二控制单元生成控制所述第二开关保持断开状态的控制信号。
[0031]优选地，所述第一功率单元控制电路包括:与所述第一放电电路相连的第一放电信号输出单兀。
[0032]优选地，所述第二功率单元控制电路包括:与所述第二放电电路相连的第二放电信号输出单兀。[0033]从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种功率单元母线均压系统，通过每路功率单元控制电路中的第一电压检测电路和第二电压检测电路分别对第一隔离降压电源电路和第二隔离降压电源电路的输出电压进行检测，根据检测结果控制与其连接的第一开关和第二开关，并将检测结果发送至与其连接的控制器，当检测结果为其中一路功率单元控制电路中有某个功率单元故障时，控制器控制除故障路功率单元控制电路外的其它路功率单元控制电路中的功率单元控制电路生成放电信号，并将生成的放电信号发送至与其对应连接的放电电路，放电电路根据接收到的放电信号将自身的功耗调节为与与其连接的功率单元控制电路的功耗一致，因此实现了当其中一路功率单元控制电路中有某个功率单元故障时，各路功率单元控制电路的功耗能够保持一致，进而实现了各路功率单元控制电路中功率单元的母线电压能够保持一致。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本发明实施例公开的一种功率单元母线均压系统的结构示意图；
[0036]图2为本发明公开的功率单元控制电路的结构示意图；
[0037]图3为本发明公开的放电电路的电路图。
【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]本发明实施例公开了一种功率单元母线均压系统，能够实现在其中一路功率单元控制电路中有某个功率单元故障时，其它路功率单元控制电路中的功率单元的功耗能保持一致，进而实现各路功率单元控制电路中功率单元的母线电压能够保持一致。
[0040]如图1所示，为本发明公开的一种功率单元母线均压系统，包括:控制器14以及两路或两路以上的功率单元控制电路；如图1所示，两路或两路以上的功率单元控制电路由第一路功率单元控制电路11，第二路功率单元控制电路12，一直到第N路功率单元控制电路13组成；
[0041 ] 其中，如图2所示，每路功率单元控制电路均包括:第一功率单元111、第二功率单元112、第一隔离降压电源电路113、第二隔离降压电源电路114、第一开关115、第二开关116、第一电压检测电路117、第二电压检测电路118、第一功率单元控制电路119、第二功率单元控制电路120、第一放电电路121和第二放电电路122 ;其中:
[0042]第一功率单元111与第二功率单元112相邻；
[0043]第一隔离降压电源电路113的输入端与第一功率单元111的直流正负输出端相连，第一隔离降压电源电路113的输出端与第一功率单元控制电路119相连；[0044]第一隔离降压电源电路113的输出端还通过第二开关116与第二功率单元控制电路120相连；
[0045]第二电压检测电路118分别与第一隔离降压电源电路113的输出端、第二开关116和控制器14相连；
[0046]第一放电电路121与第一功率单元控制电路119相连；
[0047]第二隔离降压电源电路114的输入端与第二功率单元112的直流正负输出端相连，第二隔离降压电源电路114的输出端与第二功率单元控制电路120相连；
[0048]第二隔离降压电源电路114的输出端还通过第一开关115与第一功率单元控制电路119相连；
[0049]第一电压检测电路117分别与第二隔离降压电源电路114的输出端、第一开关115和控制器14相连；
[0050]第二放电电路122与第二功率单元控制电路120相连；
[0051]第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120分别与控制器14相连。
[0052]上述实施例的工作原理为:通过每路功率单元控制电路中的第一电压检测电路117和第二电压检测电路118分别对第二隔离降压电源电路114和第一隔离降压电源电路113的输出电压进行检测，根据检测结果分别对与其连接的第一开关115和第二开关116进行控制，并将检测结果发送至与其连接的控制器14，控制器14根据接收到的检测结果对与其相连的每路功率单元控制电路中的第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120进行控制。
[0053]具体的，当每路功率单元控制电路中的第一功率单元111和第二功率单元112均正常工作时，第一电压检测电路117检测到第二隔离降压电源电路114有输出电压，第一电压检测电路117根据检测结果控制与其连接的第一开关115保持断开状态，并将检测结果发送至与其相连的控制器14 ;第二电压检测电路118检测到第一隔离降压电源电路113有输出电压，第二电压检测电路118根据检测结果控制与其连接的第二开关116保持断开状态，并将检测结果发送至与其连接的控制器14 ;此时，控制器14根据每路功率单元控制电路中的第一电压检测电路117和第二电压检测电路118发送的检测结果，控制与其相连的每路功率单元控制电路中的第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120均不生成放电信号；此时，每路功率单元控制电路中的第一放电电路121和第二放电电路122均不工作，与第一功率单元111的直流正负输出端相连的第一隔离降压电源电路113，将第一功率单元111输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第一功率单元控制电路119，第一功率单元控制电路119将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；与第二功率单元112的直流正负输出端相连的第二隔离降压电源电路114，将第二功率单元112输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第二功率单元控制电路120，第二功率单元控制电路120将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。
[0054]具体的，当其中一路功率单元控制电路中的第一功率单元111故障，第二功率单元112正常工作，其它路功率单元控制电路中的第一功率单元111和第二功率单元112均正常工作时，故障路功率单元控制电路中的第一电压检测电路117检测到第二隔离降压电源电路114有输出电压，第一电压检测电路117根据检测结果控制与其连接的第一开关115保持断开状态，并将检测结果发送至与其相连的控制器12 ;故障路功率单元控制电路中的第二电压检测电路118检测到第一隔离降压电源电路113无输出电压，第二电压检测电路118根据检测结果控制与其连接的第二开关116吸合，并将检测结果发送至与其相连的控制器14 ;其它路正常工作的功率单元控制电路中的第一电压检测电路117和第二电压检测电路118均分别检测到第二隔离降压电源电路114和第一隔离降压电源电路113有输出电压，均分别控制与其连接的第一开关115和第二开关116保持断开状态，并将检测结果发送至与其相连的控制器14 ;此时，控制器14根据每路功率单元控制电路中的第一电压检测电路117和第二电压检测电路118发送的检测结果，控制与其相连的故障路功率单元控制电路中的第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120不生成放电信号，控制与其相连的其它路正常工作的功率单元控制电路中的第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120生成放电信号，第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120将生成的放电信号分别发送至与其对应相连的第一放电电路121和第二放电电路120 ；此时，故障路功率单元控制电路中的第一放电电路121和第二放电电路122均不工作，与第二功率单元112的直流正负输出端相连的第二隔离降压电源电路114，将第二功率单元112输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120，第一功率单元控制电路119和第二功率单元控制电路120分别将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。此时，其它路正常工作的功率单元控制电路中的第一放电电路121，根据接收到的放电信号将自身的功耗调节为与与其相连的第一功率单元控制电路119的功耗一致，第二放电电路122根据接收到的放电信号，将自身的功耗调节为与与其相连的第二功率单元控制电路120的功耗一致，此时，其它路正常工作的功率单元控制电路中的与第一功率单元111的直流正负输出端相连的第一隔离降压电源电路113，将第一功率单元111输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第一功率单元控制电路119，第一功率单元控制电路119将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；与第二功率单元112的直流正负输出端相连的第二隔离降压电源电路114，将第二功率单元112输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第二功率单元控制电路120，第二功率单元控制电路120将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。综上所述，通过其它路正常工作的功率单元控制电路中的放电电路将自身的功耗调节为与与其相连的控制电路的功耗一致，实现了当其中一路功率单元控制电路中有某个功率单元故障时，其它路功率单元控制电路中的功率单元的功耗能保持一致，进而实现各路功率单元控制电路中功率单元的母线电压能够保持一致。
[0055]具体的，当其中一路功率单元控制电路中的第一功率单元111正常工作，第二功率单元112故障，其它路功率单元控制电路中的第一功率单元111和第二功率单元112均正常工作时，工作原理与上述的其中一路功率单元控制电路中的第一功率单元111故障，第二功率单元112正常工作，其它路功率单元控制电路中的第一功率单元111和第二功率单元112均正常工作时的工作原理相同，在此不再赘述。
[0056]具体的，如图3所示，上述所述的第一路放电电路121和第二路放电电路122均包括:放电电阻R1、M0S管Q1、驱动电阻R2、保护电阻R3、滤波电容Cl、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2和放电信号端子CNl ;其中:[0057]驱动电阻R2 —端与放电信号端子的正输入端连接，另一端与MOS管Ql的栅极连接;
[0058]述保护电阻R3 —端与放电信号端子的接地端连接，另一端与MOS管Ql的栅极连接；
[0059]滤波电容Cl的一端与放电信号端子接地端连接，另一端与MOS管Ql的栅极连接；
[0060]第一稳压管Zl的正极与第二稳压管Z2的正极连接，第一稳压管Zl的负极与放电信号端子的接地端连接；
[0061]第二稳压管Z2的正极与第一稳压管Zl的正极连接，第二稳压管Z2的负极与MOS管Ql的栅极连接；
[0062]MOS管Ql的源极与放电信号端子的接地端连接，MOS管Ql的漏极与放电电阻Rl连接。
[0063]在上述图3中公开的放电电路的电路图中，MOS管Ql还可以替换为晶体管或IGBT，原理同图3，在此不再赘述。
[0064]具体的，上述的第一电压检测电路包括:第一电压检测单元和第一控制单元；其中:
[0065]第一电压检测单元检测第二隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第一控制单元和控制器；
[0066]第一控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为第二隔离降压电路无输出电压时，第一控制单元生成控制第二开关吸合的控制信号；当所述检测结果为第二隔离降压电路有输出电压时，第一控制单元生成控制第二开关保持断开状态的控制信号。
[0067]具体的，上述的第二电压检测电路包括:第二电压检测单元和第二控制单元；其中:
[0068]第二电压检测单元检测第一隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第二控制单元和控制器；
[0069]第二控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为第一隔离降压电路无输出电压时，第二控制单元生成控制第一开关吸合的控制信号；当所述检测结果为第一隔离降压电路有输出电压时，第二控制单元生成控制第一开关保持断开状态的控制信号。
[0070]具体的，上述的第一功率单元控制电路包括:与第一放电电路相连的第一放电信号输出单元，第一放电信号输出单元根据控制器的控制输出放电信号至第一放电电路。
[0071]具体的，上述的第二功率单元控制电路包括:与第二放电电路相连的第二放电信号输出单元，第二放电信号输出单元根据控制器的控制输出放电信号至第二放电电路。
[0072]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0073]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种功率单元母线均压系统，其特征在于，包括:控制器以及两路或两路以上的功率单元控制电路； 每路功率单元控制电路均包括:第一功率单元、第二功率单元、第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路、第一开关、第二开关、第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一功率单元控制电路、第二功率单元控制电路、第一放电电路和第二放电电路；其中: 所述第一功率单元与所述第二功率单元相邻； 所述第一隔离降压电源电路的输入端与所述第一功率单元的直流正负输出端相连，所述第一隔离降压电源电路的输出端与所述第一功率单元控制电路相连； 所述第一隔离降压电源电路的输出端还通过所述第二开关与所述第二功率单元控制电路相连； 所述第二电压检测电路分别与所述第一隔离降压电源电路的输出端、所述第二开关和所述控制器相连； 所述第一放电电路与所述第一功率单元控制电路相连； 所述第二隔离降压电源电路的输入端与所述第二功率单元的直流正负输出端相连，所述第二隔离降压电源电路的输出端与所述第二功率单元控制电路相连； 所述第二隔离降压电源电路的输出端还通过所述第一开关与所述第一功率单元控制电路相连； 所述第一电压检测电路分别与所述第二隔离降压电源电路的输出端、所述第一开关和所述控制器相连； 所述第二放电电路与所述第二功率单元控制电路相连； 所述第一功率单元控制电路和所述第二功率单元控制电路分别与所述控制器相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一路放电电路和第二路放电电路均包括:放电电阻、开关管、驱动电阻、保护电阻、滤波电容、第一稳压管、第二稳压管和放电信号端子；其中: 所述驱动电阻一端与所述放电信号端子的正输入端相连，另一端与所述开关管的栅极或基极相连； 所述保护电阻一端与所述放电信号端子的接地端相连，另一端与所述开关管的栅极或基极相连； 所述滤波电容的一端与所述放电信号端子的接地端相连，另一端与所述开关管的栅极或基极相连； 所述第一稳压管的正极与所述第二稳压管的正极相连，所述第一稳压管的负极与所述放电信号端子的接地端相连； 所述第二稳压管的正极与所述第一稳压管的正极相连，所述第二稳压管的负极与所述开关管的栅极或基极相连； 所述开关管的源极或集电极与所述放电信号端子的接地端相连，所述开关管的漏极或发射极与所述放电电阻相连。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述开关管为:晶体管或MOS管或IGBT。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电压检测电路包括:第一电压检测单元和第一控制单元；其中:所述第一电压检测单元检测所述第二隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的所述第一控制单元和所述控制器； 所述第一控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第二隔离降压电路无输出电压时，所述第一控制单元生成控制所述第一开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第二隔离降压电路有输出电压时，所述第一控制单元生成控制所述第一开关保持断开状态的控制信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二电压检测电路包括:第二电压检测单元和第二控制单元；其中: 所述第二电压检测单元检测所述第一隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的所述第二控制单元和所述控制器； 所述第二控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第一隔离降压电路无输出电压时，所述第二控制单元生成控制所述第二开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第一隔离降压电路有输出电压时，所述第二控制单元生成控制所述第二开关保持断开状态的控制信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一功率单元控制电路包括:与所述第一放电电路相连的第一放电信号输出单元。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二功率单元控制电路包括:与所述第二放电电路相连的第二放电信号 输出单元。
【文档编号】H02M1/32GK103427614SQ201310257094
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】王佳庆, 李肇帆, 凡念 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司