一种选择性保护电路、方法及供电系统的制作方法_3

文档序号:8300961阅读:来源:国知局
率晶体管的集电极,负极为功率晶体管的发射极;或者,单向导通单元102的正极为功率晶体管的发射极,负极为功率晶体管的集电极;控制模块11可以通过向功率晶体管的基极输出一控制信号,从而控制单向导通单元102是否导通。
[0076]可选的,所述控制模块11还用于:在所述开关单元101关断之后的第一预设时间段之后,向所述控制端1013输出另一控制信号,以使所述开关单元101进入打嗝限流状态;其中,所述第一预设时间段小于或等于所述开关单元101关断时所述电感103利用自身储存的电能对与所述限流模块10连接的负载支路中的负载进行供电的时间段。具体的,打嗝限流状态是指开关单元101处于周期性的导通-关断的状态,打嗝限流状态的周期是指控制模块11控制开关单元101进行一次导通-关断所需的时间。打嗝限流状态的周期与电感103的大小有关,在开关单元101处于打嗝限流状态、且开关单元101关断期间,电感103通过单向导通单元102对负载进行供电。需要说明的是,当单向导通单元102为场效应管或功率晶体管时,在开关单元101进入打嗝限流状态、且开关单元101关断时,控制模块11控制单向导通单元102导通。
[0077]需要说明的是,在负载支路及供电链路上电阶段(即HVDC电源刚刚为负载支路供电到负载支路正常工作的阶段),负载支路及供电链路中会存在启动冲击电流,启动冲击电流的电流值较大且持续时间较长。
[0078]该情况下,在控制模块11控制开关单元101进入打嗝限流状态,并在第二预设时间段之后,当控制模块11检测到流过开关单元101的总电流仍大于或等于预设阈值时,则控制开关单元101关断;或,在第二预设时间段之后,当检测到流过开关单元101的总电流的值小于预设阈值时,控制开关单元101导通。
[0079]其中,第二预设时间段大于负载支路及供电链路的上电阶段的持续时间;第二预设时间段之后,当控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值仍大于或等于预设阈值时,可以认为检测到的电流为限流模块10连接的负载支路发生短路时的短路电流;第二预设时间段之后,当控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值小于预设阈值时,则可以认为检测到的电流为限流模块10连接的负载支路中的启动冲击电流。
[0080]当电路处于正常工作阶段,且与限流模块10连接的负载支路发生短路时,当控制模块11控制开关单元101关断时,限流模块10中可以没有单向导通单元102与电感103 ;当控制模块11控制开关单元101关断并在第一预设时间段后控制开关单元101进入打嗝限流状态时,限流模块10中可以包含单向导通单元102与电感103,用于开关单元101进入打嗝限流状态、且开关单元101关断时,电感103通过单向导通单元102对负载进行供电。
[0081]当为负载支路提供电源的供电系统处于正常工作阶段,且遇到雷击时,开关单元101所在的供电链路或者负载支路中可能会存在雷电流,使得流过开关单元101的电流较大,但雷电流会在很短的时间内消失。该情况下,当控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值大于或等于预设阈值时,在第三预设时间段之后,若控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值仍大于或等于预设阈值,则控制开关单元101关断。其中,第三预设时间段大于雷电流的持续时间。
[0082]在第三预设时间段之后,若控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值仍大于或等于预设阈值,可以认为检测到的电流为限流模块10连接的负载支路发生短路时的短路电流,则控制模块11控制限流模块10中的开关单元101关断;在第三预设时间段之后,若控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值小于预设阈值,可以认为检测到的电流为开关单元101所在的供电链路或者负载支路中存在雷电流时流过开关单元101的电流,则控制模块11可以不进行任何操作。
[0083]可选的,如图8和图9所示,所述控制模块11的供电电源可以由所述HVDC电源的母线提供。具体的,控制模块11的供电电源也可以为单独的电源,本发明实施例不对其进行限制。
[0084]具体的,图8以图6为基础对该可选的方案进彳丁不例性说明,图9以图7为基础对该可选的方案进行示例性说明。
[0085]可选的,所述限流模块10位于所述至少两条负载支路中的第一负载支路,在所述预稳压电路为升压boost电路的情况下,所述电感103与所述预稳压电路中的电感集成在一起。
[0086]具体的,当限流模块10位于负载支路中时,限流模块10和负载支路中的预稳压电路可以一起设计;例如,当预稳压电路为boost电路时,设计人员可以得知boost电路中的电感的值,因此可以确定打嗝限流状态的周期长短,该情况下,限流模块10中可以只包含开关单元101和单向导通单元102,电感103可以通过boost电路中的电感代替。当限流模块10位于rou中时,限流模块10的设计和与PDU连接的负载支路中的预稳压电路分开设计,因此,设计人员无法得知与PDU连接的负载支路中的预稳压电路及预稳压电路中各个器件的参数,因此,当限流模块10位于rou中时,限流模块10需要同时包含单向导通单元102和电感103。
[0087]具体的,如图10所示,当控制模块11的供电电源由HVDC电源的母线提供、预稳压电路为Boost电路、单向导通单元102为二极管D1、开关单元101为N沟道场效应管Ql时,选择性保护电路A可以如图10所示;其中,N沟道场效应管Ql、二极管Dl、Boost电路中的电感L和Boost电路中的电容C组成了一个Buck电路(一种降压电路);Boost电路与Buck电路共用电感L。具体的,图10以图8为基础对该可选的方案进行示例性说明。
[0088]另外,如图11所示,限流模块10位于至少两个PDU中的第一 H)U,当控制模块11的供电电源由HVDC电源的母线提供、预稳压电路为Boost电路、单向导通单元102为二极管D1、开关单元101为N沟道场效应管Ql时,选择性保护电路A可以如图11所示。具体的,图11以图9为基础对该可选的方案进行示例性说明。
[0089]现有技术中,HVDC电源连接多条负载支路时,由于多条负载支路之间并联,当其中一条负载支路发生短路且该负载支路中的保护器件还未脱扣时,供电母线上的电流会增大,由于供电母线有一定的电阻,因此,供电母线上的电压会增大,导致通过供电母线提供给其他负载支路上的电压(即母线电压)会降低。因此,在负载支路发生短路到负载支路中的保护器件脱扣的过程中,母线电压会瞬时跌落。另外,当负载支路发生短路,且短路电流过大时,在保护器件分断能力有限的情况下,保护器件容易发生无法分断或粘死等情况,引起火灾或部件爆裂。而本发明实施例提供的选择性保护电路A,控制模块11检测到流过开关单元101的总电流的值到达预设阈值时,即可控制开关单元101关断,防止短路电流上升到很大的值,因此,不会使得母线电压提供给其他负载支路上的电压瞬时跌落,也可以避免保护器件发生无法分断或粘死等情况。
[0090]本发明实施例还提供了一种选择性保护方法,应用于采用高压直流HVDC电源供电的场景中,所述HVDC电源向相互并联的至少两条负载支路供电,每条负载支路包括一个预稳压电路;具体可以应用于上述实施例提供的选择性保护电路中,如图12所示,所述方法包括:
[0091]1201、检测流过目标通路的总电流的值;其中,所述目标通路是指HVDC电源的母线电压的正极与所述至少两条负载支路中的一条负载支路中的预稳压电路的电源正极之间的通路;或,HVDC电源的母线电压的负极与所述至少两条负载支路中的一条负载支路中的预稳压电路的电源负极之间的通路。
[0092]需要说明的是,该实施例的执行主体可以为选择性保护电路中的控制模块,该实施例中的相关解释可以参见上述实施例。
[0093]具体的,步骤1201在具体实现时,控制模块可以实时检测流过目标通路的总电流的值。
[0094]1202、当所述总电流的值大于或等于预设阈值时,控制所述目标通路关断;其中,所述预设阈值大于流过所述目标通路的最大正常工作电流值。
[0095]本发明实施例提供的选择性保护方法,当通过目标通路连接的负载支路发生短路,且流过目标通路的短路电流大于或等于预设阈值时,控制目标通路关断,从而快速切断电路,防止出现由于流过目标通路的短路电流过大而引起一些重要的通信设备断电的问题。
[0096]可选的,在步骤1202之后,所述方法还可以包括:在第一预设时间段之后,控制所述目标通路周期性的导通-关断;其中,所述第一预设时间段和所述目标通路周期性的导通-关断中的所述目标通路关断的时间段,小于或等于所述目标通路关断时通过所述目标通路连接的负载支路中的负载不断电的时间段。
[0097]需要说明的是,在控制目标通路周期性的导通-关断过程中,在目标通路关断期间,选择性保护电路中的电感可以通过单向导通单元对负载支路中
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