一种电容故障的保护电路的制作方法

文档序号:10596385
一种电容故障的保护电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电容故障的保护电路,用于发电系统中,发电系统包括通过直流母线连接直流源、半导体逆变器,逆变器另一端连接交流侧;直流母线之间串联有2或2个以上具有缓冲和滤波功能的电容;保护电路包括采样电路、比较器和基准电压模块;采样电路与直流母线以及串联电容的串接点进行连接,并进行电压采样;比较器分别连接采样电路和基准电压模块,通过判断采样电路采集的采样电压是否超过基准电压模块中设置的基准电压范围来做保护判断,若是,则触发保护功能。使用时,它可以一方面切断前级的直流供电通路和后级的交流侧供电通路,另一方面泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容。
【专利说明】
一种电容故障的保护电路
技术领域
[0001]本发明涉及一种保护电路,特别是一种电容故障的保护电路,特别适用于新能源发电系统中。
【背景技术】
[0002]随着新能源发电系统的能效要求逐渐地提高,对新能源发电系统的能效至关重要的核心部件的半导体功率变换器和系统线路损耗提出了更高的要求。而降低线路中电流,是最有效提升能效的措施之一。于是新能源发电系统中的直流母线电压也逐渐抬高,从600V被抬高到1000V,甚至有提高到1500V,以进一步减小输入电流,降低线路损耗,提升系统效率。
[0003]图1所示为典型的新能源发电系统电路框图,主要由新能源发电系统的直流源、电解电容CEl和CE2,和半导体逆变器三部分组成,其中新能源发电系统的直流电源与后续的半导体逆变器都需要大容量的直流母线电解电容进行缓冲和滤波。由于电解电容器的最高耐压为500V,为符合不断抬高的输入电压的要求,通常采用会至少2个500V电解电容进行串联,如图1中的CEl和CE2所示,CEl和CE2串联后分别连接至直流母线(+ )正端和直流母线(-)负端,然后级联至半导体逆变器,以连接交流侧进行发电。
[0004]为符合1500V输入电压或者更高的输入电压的要求,就需要多个500V电解电容器进行串联,比如3个、4个串联、或者更多个串联,如图2所示,由电解电容CE1、CE2、…和CEn多个电解电容串联后跨接与直流母线(+ )正端和直流母线(_)负端之间。
[0005]另外,图1和图2中的半导体逆变器都可以为单相逆变器,也可以为三相逆变器。
[0006]下面先以图1所示典型的2个电解电容串接的新能源发电系统电路为例,来阐述目前新能源发电系统存在的安全故障和人生安全问题。
[0007]当图1中的电解电容CEl失效发生故障,出现短路现象时,如图3所示。直流母线电压就会直接全部加至CE2,同时系统中直流侧和交流侧所有的电能全部会集聚至电解电容CE2上,由电解电容CE2单独承担,这样会至少造成电解电容CE2过压击穿炸裂,甚至冒烟和起火现象,造成安全故障及人身安全。然而,这样的安全故障却不足以触发电解电容前级直流电源和半导体逆变器后级交流侧常规的保护措施动作,切断直流电源侧和逆变器交流侧的电能灌入正常的电解电容器CE2。
[0008]当CE2发生故障,出现短路现象时,如图4所示,也是相同情况,直流母线电压就会直接全部加至CEl,同时系统中直流侧和交流侧所有的电能全部会集聚至电解电容CEl上,由电解电容CEl单独承担,这样会至少造成电解电容CEl过压击穿炸裂,甚至冒烟和起火现象,造成安全故障及人身安全。然而,这样的安全故障也不足以触发电解电容前级直流电源和半导体逆变器后级交流侧常规的保护措施动作,切断直流电源侧和逆变器交流侧的电能灌入电解电容器CEl。
[0009]还有另一种情况也会引起电解电容的过压击穿炸裂,最终导致冒烟和起火现象。当电解电容CEl和CE2随着时间推移,电解液会不断挥发,引起电解电容的容值减少,但是CEl和CE2容量减少程度往往会不同,即使采用均压电路,但电解电容容量变化超出均压电路的能力范围后,也会引起CEl和CE2承担的电压差异变大,其中一个电解电容器超出的额定电压500V,引起相关电解电容的过压击穿炸裂现象,也会导致冒烟和起火现象,造成安全故障及人身安全。同样这样的安全故障也不足以触发常规的保护措施动作,切断直流输入侧和逆变器交流侧的电能灌入未失效的电解电容器。

【发明内容】

[0010]本发明的目的在于提供一种电容故障的保护电路,主要用于解决发电系统电路中直流侧的电容的失效故障引起的安全问题,使用时,它可以给前级发电系统的直流电源和后级半导体逆变器发送触发信号来实施电解电容保护功能;当串联电容中的其中一个电解电容失效时,一方面切断前级的直流供电通路和后级的交流侧供电通路,另一方面泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电容的保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0011 ]为实现上述目的,本发明是这样实现的。
[0012]—种电容故障的保护电路,用于发电系统中,所述的发电系统包括通过直流母线连接直流源、半导体逆变器,逆变器另一端连接交流侧;直流母线之间串联有2或2个以上具有缓冲和滤波功能的电容;其特征在于:所述的保护电路包括采样电路、比较器和基准电压模块;其中:
[0013]所述的采样电路与直流母线以及串联电容的串接点进行连接,并进行电压采样;
[0014]所述的比较器分别连接采样电路和基准电压模块,通过判断采样电路采集的采样电压是否超过基准电压模块中设置的基准电压范围来做保护判断,若是,则触发保护功能。
[0015]所述的电容故障的保护电路,其特征在于:所述的保护功能包括通过比较器发出的保护触发信号切断前级的直流源的供电通路和后级的交流侧的供电通路。
[0016]所述的电容故障的保护电路,其特征在于:所述的保护功能包括通过比较器发出的保护触发信号控制后级半导体逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通,来泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容。
[0017]所述的电容故障的保护电路,其特征在于:所述的半导体逆变器为单相逆变器或三相逆变器。
[0018]本发明提出的发电系统中电容故障保护电路,可以解决常规的保护电路和装置无法辨识电容故障的缺陷,确保发电系统安全运行;同时增加的保护电路简单可靠容易实现,是一种性价比高的解决方案。
【附图说明】
[0019]图1是现有的新能源发电系统电路框图。
[0020]图2是现有的多个电解电容器串接的新能源发电系统电路框图。
[0021]图3是CEl失效故障短路下的新能源发电系统电路框图。
[0022]图4是CE2失效故障短路下的新能源发电系统电路框图。
[0023]图5是本发明保护电路应用于新能源发电系统电路框图。
[0024]图6是本发明中保护电路的内部电路框图。
[0025]图7是本发明实施例1的结构示意图。
[0026]图8是本发明实施例2的结构示意图。
[0027]图9是本发明实施例3的结构示意图。
[0028]图10是本发明实施例4的结构示意图。
[0029]图中:A:新能源发电系统的直流源;M:直流母线(+);N:直流母线(-);C:半导体逆变器(单相或三相逆变器);B:交流侧;1:保护电路;11:触发信号;21:电解电容CEl; 22:电解电容CE2; 23:电解电容CEn-1; 24:电解电容CEn; 31:基准电压Vref; 32:比较器;33:采样电路;34:保护电路;51:半导体逆变器;52:驱动电路;53:控制板;61:晶体管Ql; 62:晶体管Q2; 63:晶体管Q3;64:晶体管Q4;65:电感LI ;66:电容Cl ;71:桥臂A;72:桥臂B;73:桥臂C;81:晶体管Qal ; 82:晶体管QbI ; 83:晶体管Qcl ;84:晶体管Qa2 ; 85:晶体管Qb2 ; 86:晶体管Qc2 ;91:电感La;92:电感Lb;93:电感Lc;94:电容Ca;95:电容Cb;96:电容Ce。
【具体实施方式】
[0030]本发明公开了一种直流发电侧电解电容故障的保护电路,如图5所示:该保护电路通过检测直流母线电压Vin各个串联电解电容的连接点电压Vd、Vc2、Vcn-1^PVcn,与保护电路中的保护点设置范围进行比较,给前级新能源发电系统的直流电源和后级半导体逆变器发送触发信号来实施电解电容保护功能;当串联电解电容中的其中一个电解电容失效时,各连接点电压会超出保护电路中设置的保护范围,保护电路就会向前级新能源发电系统的直流源和后级半导体逆变器输出“触发信号”,一方面切断前级的直流供电通路和后级的交流侧供电通路,另一方面同时控制后级半导体逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通,来泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电解电容的保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。图5所示的半导体逆变器可以为单相逆变器,也可以为三相逆变器。
[0031]为解决新能源发电系统中跨接直流母线的电解电容失效故障引起的安全问题,本发明提出一种直流母线电解电容失效故障的保护电路,与新能源发电系统的具体连接方式如图7所示,其中保护电路一端与直流母线(+ )电压“Vin”和各电解电容的连接点V&……V。—和V?相连,另一端分别与前级的新能源发电系统的直流源和后级的半导体逆变器中的控制板或晶体管的驱动器相连。
[0032]本发明提出的保护电路通过采样直流母线(+)电压“Vin”和多个串联电解电容CE1、CE2、……CEn-1和CEn之间对应的连接点电压Vc2、……Vcrrf和Vcn,经保护电路内部的比较器,与保护电路内部设置的保护范围进行比较判断,当各连接点电压超出设置的保护范围后,保护电路就会向前级直流发电系统的直流源和后级半导体逆变器输出“触发信号”,一方面切断直流侧的直流供电通路和交流侧供电通路,另一方面同时控制后级半导体逆变器中跨接与直流母线间的晶体管桥臂的导通,以泄放新能源发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,造成安全故障及人身安全,以实现对剩下的电解电容进行保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0033]图6为保护电路的内部电路框图,其中包括电压采样电路、基准电压Vref和比较器三部分。本发明提出的保护电路通过采样直流母线(+ )电压“Vin ”和电解电容各连接点电压Vc2,……V。—和¥。?后,经采样电路处理后分别连接至比较器,再通过比较器与基准电压Vref设置的保护范围进行比较判断,当各连接点的采样电压超出保护电路设置的保护范围时,比较器就会输出“触发信号”给前级的前级直流发电系统的直流源和后级半导体逆变器,一方面切断直流侧的直流供电通路和交流侧供电通路,另一方面同时控制后级半导体逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通,以泄放发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电解电容进行保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0034]其中图6中的基准电压Vref设置的保护范围为从中心值为Vref的电压变化范围,比如从50 % Vref到150 % Vref的变化范围。
[0035 ] 其中图6中的基准电压Vref可以为固定的参考电压,也可以为Vin/n,Vin为直流母线电压,“η”为跨接与直流母线的串联电解电容的个数η。当基准电压Vrrf = Vin/n时,基准电压Vrrf就会随着直流母线电压Vin的变化而变化,这样可以使保护电路更适用于大范围的输入电压变化应用。
[0036]其中图6中的采样电压点可以不需要同时采集直流母线(+)电压Vin和串联电解电容连接点的所有各点电压Vd、……Vt1和V?,即使只包括部分采样点也可以实现同样的保护功能。
[0037]其中图6中的比较器可以通过硬件实现比较判断功能,也可以通过软件实现比较判断功能。
[0038]实施例1
[0039]图7为一种单相新能源直流发电系统带中电解电容故障保护电路的框图,其中包括四部分:新能源发电系统的直流源、电解电容CEl和CE2,、半导体逆变器和保护电路。电解电容CE I和CE2串接后跨接与直流母线之间,电解电容CE I的正极接直流母线(+),电解电容CE2的负极接正极接直流母线(-);电解电容CE I和CE2的前级接新能源发电系统的直流源,后级接单相全桥逆变器,再通过电感LI和电容Cl组成的滤波器连接至交流侧电网的火线L和零线N,或负载;电解电容CEl的正极与直流母线(+ )的连接点电压“Vin”,和电解电容CEl和CE2的串接中点电压Vc2,分别连接至保护电路中的采样电路,经采样电路处理后与基准电压Vref设置的保护范围进行比较判断是否超出范围;保护电路中比较器的输出接至新能源发电系统的直流源和半导体逆变器中的控制板或驱动电路,以根据需要控制直流源供电回路和半导体逆变器交流侧供电回路的切断,和半导体逆变器中桥臂晶体管的导通。
[0040]图7中,半导体逆变器为单相全桥逆变器,由晶体管Ql和Q4,Q2和Q3分别组成2个桥臂跨接与直流母线之间。由晶体管Ql和Q4组成的一个桥臂A,桥臂A的中点连接至电容Cl和交流侧零线N;由晶体管Q2和Q3组成的另一个桥臂B,桥臂B的中点与电感LI相连后,经电感LI和电容Cl连接后连接至交流侧火线L。晶体管Ql、Q2、Q3和Q4由驱动电路根据控制板或保护电路的信号控制晶体管的导通和关闭。
[0041 ]当图7中电解电容CE I和CE2其中一个发生故障失效时,电解电容连接点Vc I的电压信号会超过基准电压Vref设置的保护范围后,图7中的保护电路中的比较器就会向前级直流发电系统的直流源和后级单相全桥逆变器输出“触发信号”,一方面切断直流侧的直流供电通路和交流侧供电通路,另一方面同时控制后级单相全桥逆变器中跨接与直流母线的一个或2个晶体管桥臂的导通,以泄放发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电解电容进行保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0042]其中图7中的基准电压Vref设置的保护范围为从中心值为Vref的电压变化范围,比如从50 % Vref到150 % Vref的变化范围。
[0043]其中图7中的基准电压Vref可以为固定的参考电压,也可以为Vin/2,Vin为直流母线电压。当基准电压Vrrf = Vin/2时,基准电压Vre3f就会随着直流母线电压Vin的变化而变化,这样可以使保护电路更适用于大范围的输入电压变化应用。
[0044]其中图7中的采样电压点可以不需要同时采集直流母线(+)电压Vin和串联电解电容连接点的Vc2,即使只包括部分采样点电压也可以实现同样的保护功能。
[0045]其中图7中的比较器可以通过硬件实现比较判断功能,也可以通过软件实现比较判断功能。
[0046]实施例2
[0047]当新能源直流发电系统中的直流母线电压升高到必须采用2个以上电解电容串接来达到直流母线绝缘耐压的要求时,对串接电解电容的失效故障检测尤为重要,必须采用专门的保护电路进行失效故障保护。
[0048]图8为一种单相新能源直流发电系统带中多个电解电容故障保护电路的框图,其中包括四部分:新能源发电系统的直流源、多个电解电容CE 1、CE2、…、CEn-1和CEn、半导体逆变器和保护电路。电解电容CE 1、CE2、…、CEn-1和CEn串接后跨接与直流母线之间,电解电容CE I的正极接直流母线(+),电解电容CEn的负极接正极接直流母线(-);电解电容CE I到CEn组成电解电容串的前级接新能源发电系统的直流源,后级接单相全桥逆变器,再通过电感LI和电容Cl组成的滤波器连接至交流侧电网的火线L和零线N,或负载;电解电容CEl的正极与直流母线(+ )连接点电压Vin、电解电容CEl和CE2的串接中点电压Vc2、...、电解电容CEn-2和CEn-1的串接中点Vcn-1和电解电容CEn-1和CEn的串接中点Vcn分别接至保护电路中的采样电路,经采样电路处理后与基准电压Vref设置的保护范围进行比较判断是否超出范围;保护电路中比较器的输出接至新能源发电系统的直流源和半导体逆变器中的控制板或驱动电路,以根据需要控制直流源供电回路和半导体逆变器交流侧供电回路的切断,和半导体逆变器中桥臂晶体管的导通。
[0049]图8中,半导体逆变器为单相全桥逆变器,由晶体管Ql和Q4,Q2和Q3分别组成2个桥臂跨接与直流母线之间。由晶体管Ql和Q4组成的一个桥臂A,桥臂A的中点连接至电容Cl和交流侧零线N;由晶体管Q2和Q3组成的另一个桥臂B,桥臂B的中点与电感LI相连后,经电感LI和电容Cl连接后连接至交流侧火线L。晶体管Ql、Q2、Q3和Q4由驱动电路根据控制板或保护电路的信号控制晶体管的导通和关闭。
[0050]当图8中电解电容CEl到CEn组成的电解电容串中的其中一个电解电容器发生故障短路失效时,电解电容对应的连接点的电压信号会超过基准电压Vre3f设置的保护范围后,图8中的保护电路中的比较器就会向前级直流发电系统的直流源和后级单相全桥逆变器输出“触发信号”,一方面切断直流侧的直流供电通路和交流侧供电通路,另一方面同时控制后级单相全桥逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通,以泄放发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电解电容进行保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0051]其中图8中的基准电压Vref设置的保护范围为从中心值为Vref的电压变化范围,比如从50 % Vref到150 % Vref的变化范围。
[0052 ] 其中图8中的基准电压Vref可以为固定的参考电压,也可以为Vin/n,Vin为直流母线电压,“η”为跨接与直流母线的串联电解电容的个数η。当基准电压Vrrf = Vin/n时,基准电压Vrrf就会随着直流母线电压Vin的变化而变化,这样可以使保护电路更适用于大范围的输入电压变化应用。
[0053]其中图8中的采样电压点可以不需要同时采集直流母线(+)电压Vin和串联电解电容连接点的所有各点电压Vc2、…、Vcn-1和Vcn,即使只包括部分采样点也可以实现同样的保护功能。
[0054]其中图8中的比较器可以通过硬件实现比较判断功能,也可以通过软件实现比较判断功能。
[0055]实施例3
[0056]图9为一种三相新能源直流发电系统带中电解电容故障保护电路的框图,其中包括四部分:新能源发电系统的直流源、电解电容CEl和CE2,、半导体逆变器和保护电路。电解电容CE I和CE2串接后跨接与直流母线之间,电解电容CE I的正极接直流母线(+),电解电容CE2的负极接正极接直流母线(-);电解电容CE I和CE2的前级接新能源发电系统的直流源,后级接三相全桥逆变器,再通过电感La、电感Lb、电感Lc、电容Ca、电容Cb和电容Ce组成的滤波器连接至交流侧UVW三相电网或负载;电解电容CE I的正极与直流母线(+)的连接点电压Vin和电解电容CE I与CE2的串接中点电压Vc 2分别接至保护电路中的采样电路,经采样电路处理后与基准电压Vref设置的保护范围进行比较判断是否超出范围;保护电路中比较器的输出接至新能源发电系统的直流源和半导体逆变器中的控制板或驱动电路,以根据需要切断直流源供电回路和半导体逆变器交流侧供电回路,和半导体逆变器中桥臂晶体管的同时导通。
[0057]图9中,半导体逆变器为三相全桥逆变器,由晶体管Qal和Qa2,Qbl和Qb2,Qcl和Qc2分别组成3个桥臂A、B和C,跨接与直流母线之间;晶体管Qal和Qa2组成的桥臂A,桥臂A的中点与电感La相连后,经电感La与电容Ca、电容Ce和交流侧U相相连;晶体管Qbl和Qb2组成的桥臂B,桥臂B的中点与电感Lb相连后,经电感Lb与电容Ca、电容Cb和交流侧V相相连;晶体管Qc I和Qc2组成的桥臂C,桥臂C的中点与电感Lc相连后,经电感Lb与电容Cb、电容Ce和交流侧W相相连。
[0058]图9中,三相全桥逆变器中的晶体管0&1、0&2、0131、0匕2、0(31和如2由驱动电路根据控制板或保护电路的信号控制晶体管的导通和关闭。
[0059]当图9中电解电容CEl和CE2其中一个发生故障失效时,电解电容连接点Vc2的电压信号会超过基准电压Vref设置的保护范围后,图9中的保护电路中的比较器就会向前级直流发电系统的直流源和后级三相全桥逆变器输出“触发信号”,一方面切断直流侧的直流供电通路和交流侧供电通路,另一方面同时控制后级三相全桥逆变器中跨接与直流母线的一个或多个晶体管桥臂的导通,以泄放发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电解电容进行保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0060]其中图9中的基准电压Vref设置的保护范围为从中心值为Vref的电压变化范围,比如从50 % Vref到150 % Vref的变化范围。
[0061 ] 其中图9中的基准电压Vref可以为固定的参考电压,也可以为Vin/2,Vin为直流母线电压。当基准电压Vrrf = Vin/2时,基准电压Vre3f就会随着直流母线电压Vin的变化而变化,这样可以使保护电路更适用于大范围的输入电压变化应用。
[0062]其中图9中的采样电压点可以不需要同时采集直流母线(+)电压Vin和串联电解电容连接点的电压Vc2,即使只包括部分采样点也可以实现同样的保护功能。
[0063]其中图9中的比较器可以通过硬件实现比较判断功能,也可以通过软件实现比较判断功能。
[0064]实施例4
[0065]当新能源直流发电系统中的直流母线电压升高到必须采用2个以上电解电容串接来达到直流母线绝缘耐压的要求时,对串接电解电容的失效故障检测尤为重要,必须采用专门的保护电路进行失效故障保护。
[0066]图10为一种三相新能源直流发电系统带中多个电解电容故障保护电路的框图,其中包括四部分:新能源发电系统的直流源、多个电解电容CEl、CE2、…、Cn-l和Cn、半导体逆变器和保护电路。电解电容CE 1、CE2、…、Cn-1和Cn串接后跨接与直流母线之间,电解电容CE I的正极接直流母线(+),电解电容CEn的负极接正极接直流母线(-);电解电容CE I到CEn组成电解电容串的前级接新能源发电系统的直流源,后级接三相全桥逆变器,再通过电感La、电感Lb、电感Lc、电容Ca、电容Cb和电容Ce组成的滤波器连接至交流侧UVW三相电网或负载;电解电容CEl正极与直流母线(+ )的连接点电压Vin、电解电容CEl和CE2的串接中点电压Vc2、…、电解电容CEn-2和CEn-1的串接中点电压Vcn-1、电解电容CEn-1和CEn的串接中点电压Vcn分别接至保护电路中的采样电路,经采样电路处理后与基准电压Vref设置的保护范围进行比较判断是否超出范围;保护电路中比较器的输出接至新能源发电系统的直流源和半导体逆变器中的控制板或驱动电路,以根据需要控制直流源供电回路和半导体逆变器交流侧供电回路的切断,和半导体逆变器中桥臂晶体管的导通。
[0067]图10中,半导体逆变器为三相全桥逆变器,由晶体管Qal和Qa2,Qbl和Qb2,QcI和Qc2分别组成3个桥臂A、B和C,跨接与直流母线之间;晶体管Qal和Qa2组成的桥臂A,桥臂A的中点与电感La相连后,经电感La与电容Ca、电容Ce和交流侧U相相连;晶体管Qbl和Qb2组成的桥臂B,桥臂B的中点与电感Lb相连后,经电感Lb与电容Ca、电容Cb和交流侧V相相连;晶体管Qcl和Qc2组成的桥臂C,桥臂C的中点与电感Lc相连后,经电感Lb与电容Cb、电容Ce和交流侦押相相连。
[0068]当图10中电解电容CEl到CEn组成的电解电容串其中一个发生故障失效时,电解电容对应的连接点的电压信号会超过基准电压Vre3f设置的保护范围后,图10中的保护电路中的比较器就会向前级直流发电系统的直流源和后级三相全桥逆变器输出“触发信号”,一方面切断直流侧的直流供电通路和交流侧供电通路,另一方面同时控制后级三相全桥逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通,以泄放发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的剩余电能灌入剩下的电解电容,发生过压击穿炸裂的现象,以实现对剩下的电解电容进行保护,避免发生更严重的安全故障及人身安全问题。
[0069]其中图10中的基准电压Vref设置的保护范围为从中心值为Vref的电压变化范围,比如从50 % Vref到150 % Vref的变化范围。
[0070]其中图1O中的基准电压Vref可以为固定的参考电压,也可以为Vin/n,Vir^直流母线电压,“η”为跨接与直流母线的串联电解电容的个数η。当基准电压Vrrf = Vin/n时,基准电压Vrrf就会随着直流母线电压Vin的变化而变化,这样可以使保护电路更适用于大范围的输入电压变化应用。
[0071]其中图10中的采样电压点可以不需要同时采集直流母线(+)电压Vin和串联电解电容连接点的所有各点电压Vc2、…、Vcn-1和Vcn,即使只包括部分采样点也可以实现同样的保护功能。
[0072]其中图10中的比较器可以通过硬件实现比较判断功能,也可以通过软件实现比较判断功能。
[0073]综上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应为本发明的技术范畴。
【主权项】
1.一种电容故障的保护电路,用于发电系统中,所述的发电系统包括通过直流母线连接直流源、半导体逆变器,逆变器另一端连接交流侧;直流母线之间串联有2或2个以上具有缓冲和滤波功能的电容;其特征在于:所述的保护电路包括采样电路、比较器和基准电压模块;其中: 所述的采样电路与直流母线以及串联电容的串接点进行连接,并进行电压采样; 所述的比较器分别连接采样电路和基准电压模块,通过判断采样电路采集的采样电压是否超过基准电压模块中设置的基准电压范围来做保护判断,若是,则触发保护功能。2.根据权利要求1所述的电容故障的保护电路,其特征在于:所述的保护功能包括通过比较器发出的保护触发信号切断前级的直流源的供电通路和后级的交流侧的供电通路。3.根据权利要求1或2所述的电容故障的保护电路,其特征在于:所述的保护功能包括通过比较器发出的保护触发信号控制后级半导体逆变器中跨接与直流母线的晶体管桥臂的导通,来泄放发电系统中直流侧和交流侧中的电能,避免发电系统中直流侧和交流侧的电能灌入剩下的电容。4.根据权利要求1所述的电容故障的保护电路,其特征在于:所述的半导体逆变器为单相逆变器或三相逆变器。
【文档编号】H02H7/16GK105958436SQ201610490063
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】李卫春, 黄敏超
【申请人】李卫春
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