一种专用于并联谐振感应加热电源负载断路保护电路

1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种专用于并联谐振感应加热电源负载断路保护电路。


背景技术：

2.并联谐振感应加热电源主电路采用交直交的拓扑结构。整流部分为三相桥式全控整流，通过调节晶闸管的触发角调节直流电压从而改变输出功率；直流环节采用电抗器滤波；逆变部分由单相桥式逆变电路组成。由于直流环节中采用了电抗器，电流不能突变，因此在负载出现断路的情况下，过高的电流变化率会导致直流电压出现巨大的电压尖峰将逆变器件击穿导致电源故障。目前对并联谐振电源负载断路保护是通过在在直流环节处加晶闸管和功率电阻串联的旁路电路和实时检测直流母线电压来实现的，旁路电路如图1所示。当负载出现断路时，电压传感器检测直流电压超过预定值时，打开旁路晶闸管并分断主电源，电抗器中的能量通过旁路泄放从而保护逆变器件。由于传感器检测和打开晶闸管均需要一定时间，因此在保护的实时性上还需要提升。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种专用于并联谐振感应加热电源负载断路保护电路，解决背景技术中存在的技术问题。以达到防止负载断路时，保护电源逆变器件的安全和提高电源的稳定性。是电力电子子技术在低压感应加热电源中的应用。它能够在并联谐振电源负载出现断路情况时对电源内部的功率器件进行保护。
4.一种专用于并联谐振感应加热电源负载断路保护电路，包括电源电路和信号处理电路，信号处理电路与电源电路连接，电源电路包括整流电路、直流环节电路、电压钳位电路、电压传感器、逆变电路和负载，整流电路的输入端与三相电线连接，输出端经直流环节电路与电压钳位电路连接，电压传感器并联在电压钳位电路的两端，电压钳位电路的输出端经逆变电路与负载连接，信号处理电路与电压传感器连接。
5.进一步地，整流电路包括脉冲晶闸管vt1
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vt6，脉冲晶闸管vt1的输入端和脉冲晶闸管vt4的输出端与a相电线连接，脉冲晶闸管vt1的输出端均与脉冲晶闸管vt3和脉冲晶闸管vt5的输出端连接，所述脉冲晶闸管vt4的输入端均与脉冲晶闸管vt2和脉冲晶闸管vt6的输入端连接，脉冲晶闸管vt3的输入端和脉冲晶闸管vt6的输出端与b相电线连接，脉冲晶闸管vt5的输入端和脉冲晶闸管vt2的输出端与c相电线连接。
6.进一步地，直流环节电路包括电感ld，电感ld串联在整流电路的输出端。
7.进一步地，电压钳位电路包括二极管d5和直流电源dc，二极管d5的输入端与电感ld的一端连接，输出端与直流电源dc的正极连接。
8.进一步地，负载包括电容c、电感l和电阻r，电容c的一端与电感l的一端连接，另一端与电阻r的一端连接，电感l的另一端与电阻r的另一端连接。
9.进一步地，信号处理电路包括两级信号放大电路和ad转换电路，两级信号放大电
路的输入端与电压传感器连接，输出端经ad转换电路与外部控制器连接。
10.本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：
11.本实用新型使用电压钳位电路、信号处理电路和数字信号处理器实现了并联谐振电负载断路保护。在发生负载断路的情况下能及时限制电源直流母线电压并做出相应保护动作，从而提高了并联谐振电源的安全性与可靠性。用钳位电路和数字信号处理器来实现负载断路保护，提高了保护动作的及时性和准确性。
附图说明
12.图1为本实用新型电源电路原理图。
13.图2为本实用新型信号处理电路原理图。
具体实施方式
14.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
15.一种专用于并联谐振感应加热电源负载断路保护电路，如图1所示，包括电源电路和信号处理电路，信号处理电路与电源电路连接，电源电路包括整流电路、直流环节电路、电压钳位电路、电压传感器、逆变电路和负载，整流电路的输入端与三相电线连接，输出端经直流环节电路与电压钳位电路连接，电压传感器并联在电压钳位电路的两端，电压钳位电路的输出端经逆变电路与负载连接，信号处理电路与电压传感器连接。负载断路时，由电压钳位电路限制电源直流母线电压；数字信号处理器检测到直流母线高电压信号后，断开电源进线侧的交流接触器并对电源逆变桥中4个igbt发高电平触发脉冲，释放直流电抗器中的能量，保护逆变igbt器件。
16.一个三相全控桥式整流，用于将交流电整流为直流电；中间直流环节电路：一个平波电抗器，用于能量交换与滤波；逆变电路：一个逆变桥，用于产生频率和电流可控的交流电源；并联谐振电源的负载由感应加热线圈、谐振电容和被加热组件的等效电阻构成。
17.当负载和连接电缆连接正常无断路时，并联谐振电源中间直流环节上直流母线电压要小于电压钳位电路中的直流电压源的电压值。电压钳位电路对并联谐振电源工作无影响。当负载或是连接电缆有断路情况发生时，直流环节中因过高的电流变化率会产生巨大的电压尖峰，直流母线电压值会超过电压钳位电路中直流电压源的电压值，此时直流母线电压被钳位在钳位电路中的直流电压源电压值，确保逆变电路中的器件不会因为过高的电压而被击穿。此方法中我们是通过电压传感器测量并联谐振感应加热电源直流母线上电压瞬时值来判断负载是否出现断路的情况。
18.电压传感器的输出信号经过信号处理电路，再由数字信号处理器来判断直流母线的电压值。信号处理电路包含两级运算放大器电路。通过运算放大器将电压传感器的输出信号调整到数字信号处理器的ad采样的电压范围。
19.负载的断路保护是通过电压钳位电路将直流母线电压钳位在直流电压源电压值，同时数字信号处理器读取电源直流母线电压传感器值判断负载出现断路并分断电源进线
断路器和将逆变电路中igbt的驱动脉冲全部置位高电平，电抗器中的能量通过逆变桥泄放。
20.本实用新型实施例中，整流电路包括脉冲晶闸管vt1
‑
vt6，脉冲晶闸管vt1的输入端和脉冲晶闸管vt4的输出端与a相电线连接，脉冲晶闸管vt1的输出端均与脉冲晶闸管vt3和脉冲晶闸管vt5的输出端连接，所述脉冲晶闸管vt4的输入端均与脉冲晶闸管vt2和脉冲晶闸管vt6的输入端连接，脉冲晶闸管vt3的输入端和脉冲晶闸管vt6的输出端与b相电线连接，脉冲晶闸管vt5的输入端和脉冲晶闸管vt2的输出端与c相电线连接。
21.本实用新型实施例中，直流环节电路包括电感ld，电感ld串联在整流电路的输出端。
22.本实用新型实施例中，电压钳位电路包括二极管d5和直流电源dc，二极管d5的输入端与电感ld的一端连接，输出端与直流电源dc的正极连接。在并联谐振感应加热电源的正负直流母线处并联电压钳位电路。电压钳位电路由二极管和直流电压源串联组成。为了保证电源无断路情况时的正常工作，直流电压源的电压值要超过电源工作时直流母线的最大值。当负载出现断路时，电源直流母线电压上升，由于钳位电路的存在，直流母线电压被钳位在直流电压源电压值。是在电源的正负直流母线间加入二极管和直流电压源相串联的支路。其中直流电压源的电压必须大于电源正常工作时直流母线电源的最大值，可以通过倍压整流，boost电路构成直流电压源。
23.本实用新型实施例中，负载包括电容c、电感l和电阻r，电容c的一端与电感l的一端连接，另一端与电阻r的一端连接，电感l的另一端与电阻r的另一端连接。
24.本实用新型实施例中，如图2所示，信号处理电路包括两级信号放大电路和ad转换电路，两级信号放大电路的输入端与电压传感器连接，输出端经ad转换电路与外部控制器连接。直流电压传感器检测电源中间直流环节中正负母线间的直流电压大小，当负载断路时，该电压将剧增。直流电压传感器检测电源直流母线电压，经过信号处理后送至数字信号处理器。
25.通过电压传感器测量并联谐振感应加热电源直流母线电压值来判断是否存在负载断路的情况。负载断路保护部分是电压钳位电路和数字信号处理器读取直流母线电压信号来实现的。
26.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。