专利名称：三电平变换器功率管的短路保护系统及安全关断控制方法
技术领域：
本发明属于电力电子功率变换器中开关器件的短路保护技术领域，尤其涉及一种三电平变换器功率管的短路保护系统及安全关断控制方法。
背景技术：
三电平功率变换电路(包括三电平逆变器和三电平整流器，以及其他三电平开关变换器)的输出电压含有三个电平，每个开关管承受的电压只是相应两电平变换器开关管的一半，能有效减少谐波含量，提高输出波形质量，降低电流脉动或转矩脉动，三电平功率变换电路在新能源发电、轨道交通牵引、高压大功率变频器中有着广泛的应用。三电平功率变换电路中每一开关管必须遵循一定的顺序安排开关动作。以二极管中点箝位型三电平三相逆变器为例(参见图1，101为外管区域功率管，102为内管区域功率管)，共有三个桥臂，每个桥臂有4个开关管。直流母线通过两组电容把电压分为正、零和负三个等级，每相桥臂由四个开关管和两个辅助钳位二级管组成。串接在正负直流母线上的两电容Cl、C2中点分压形成一个0状态，对应直流母线电压的1/2。当开关管、导通时，桥臂输出为正，称为P状态，对应A相输出电压为 Vd。/2。当开关管、，Sa3导通时，桥臂输出为两电容C1、C2中点，称为0状态，对应A相输出电压为0。当开关管Sa3 Ja4导通时，桥臂输出为负，称为N状态，对应A相输出电压为-Vd。/2。 因此每相可以输出三种不同的状态。无论采用何种调制策略，桥臂进行三种状态转换时，无论是由P到N，还是由N到 P都要经过0状态的过渡。若不经过0状态，每相的输出得不到三个状态电平，输出电压的 dv/dt变大，开关管实际相当于直接串联工作在两电平的状态，不但完全失去了三电平变换电路的性能与优点，而且这种简单串联工作的功率开关管极易因电压失恒而损坏。因此无论采用什么调制策略和控制方式，桥臂输出的电平状态都要遵循Ρ-0-Ν，或N-O-P的切换原则。在各种三电平功率变换器中，这种状态切换原则是在控制系统的调制策略中预定好的， 只要系统正常运行，各桥臂的状态转换就严格遵守这种原则。一般当功率变换器电路出现过流或短路故障时，传统上控制系统应采取立即同时封锁所有驱动信号的方式来保护功率开关器件。但这时三电平变换电路各桥臂的状态转换无法遵守上述的切换原则，会因故障发生时刻各桥臂的状态不同出现不符合三电平切换原则的状态变化，同时各功率开关管的参数差异也会造成关断不同步，形成附加的切换状态。 比如当系统故障发生时刻A相桥臂的输出是P状态，即四个开关管Ml、&i2、Sa3和Sa4的状况是1100 (1对应导通，0对应关断)，如果此时A相桥臂的输出电流为流向负载并且各管的关断时间参数一致，则在系统发出封锁信号后，桥臂的输出因电流不能突变路径改为从 Da3和Da4流向负载，A相桥臂的输出此时变成N状态，由此桥臂出现不期望的由P向N状态的直接切换；如果同一时刻各管的关断时间参数不一致，假设Sal的td(off)和tf大于 Sa2的td(off)和tf，那么A相桥臂的四个开关管Ml、&i2、Sa3和Sa4从故障发生时的状况1100，到系统发出封锁信号后会有一个Sal、Sa2关断时间不同步引起的短暂1000状况，
4造成Sa2管瞬时单独承担母线电压(Da3和Da4因续流将Sa2的E极箝位到N，而因Sal此时尚未关断，所以Sa2的C极直接拉在P)击穿损坏。前者情况的出现加大了功率开关管关断时的dv/dt，有可能与主电路结构上的分布电感引起的电压尖峰叠加一起超过某个管子耐压值而损坏，后者情况的出现则开关管Sa2必坏无疑。当系统故障发生时刻A相桥臂的输出是N状态时的情况与上述一样，只是四个开关管Ml、&i2、Sa3和Sa4的状况开始是 0011，桥臂同样会出现不期望的由N向P状态的直接切换。因此当三电平变换器电路过流或短路故障发生时，控制系统采取同时封锁所有驱动信号的方式不但不能有效保护出现过流或短路的功率开关器件，还会在封锁所有驱动信号的过程中造成其它功率开关器件的损坏。
发明内容
针对现有技术中三电平变换器电路中功率管的过流、短路过程中保护技术的不足，本发明提供一种三电平变换器功率管的短路保护系统及安全关断控制方法，该保护系统及安全关断的控制方法能够在三电平变换器出现过流或短路故障时，能够及时有序的关闭各功率管，从而对功率管起到保护作用。实现本发明的技术方案如下三电平变换器功率管的短路保护系统，该保护系统包括计算机控制器、将进入计算机控制器的光信号转换成电信号的信号隔离转换器、将计算机控制器输出的电信号转换成光信号的信号隔离转换器，以及对三电平变换器功率管的过流、短路进行检测并将检测的故障信号经过信号隔离转换器传送给计算机控制器的驱动保护电路，所述计算机控制器对接收到的过流、短路信号进行接收处理，并通过信号隔离转换器向驱动保护电路发送信号，所述驱动保护电路控制三电平变换器的外管区域功率管先关闭，再关闭三电平变换器内管区域的功率管。所述驱动保护电路包括对三电平变换器外管区域的功率管进行保护的外管驱动保护电路，其包括对三电平变换器外管区域中功率管的过流、短路进行检测的过流短路检测单元、信号延时单元、软关断启动单元、故障信号发送单元、驱动器控制单元、接收计算机控制器发出信号的驱动信号接收单元以及驱动输出单元；所述过流短路检测单元将检测到的功率管故障信号同时传送给软关断启动单元、信号延时单元，信号延时单元对接收到的故障信号延时处理后发送给故障信号发送单元，故障信号发送单元通过信号隔离转换器将接收到的故障信号传送给计算机控制器，所述软关断启动单元将接收到的故障信号传送给驱动器控制单元，驱动器控制单元通过驱动输出单元将发生故障的功率管软关断，所述计算机控制器控制封锁外管区域其它驱动保护电路驱动器控制单元的驱动信号、关断外管区域中的所有功率管。所述外管驱动保护电路还包括复位单元，该复位单元通过驱动信号接收单元接收计算机控制器发出的复位信号，并将该复位信号传送给驱动器控制单元，使驱动器控制单元解除故障封锁状态恢复工作。所述外管驱动保护电路还包括对外管区域的功率管工作温度进行检测的温度检测报警单元，该温度检测报警单元将检测的信号发送给故障信号发送单元。温度检测报警单元检测到外管区域功率管的工作温度高于设定的温度时，便会向故障信号发送单元发送
5高温信号，故障信号发送单元再将该高温信号传送给计算机控制器，计算机控制器则通过驱动信号先关断外管区域功率管，再关断内管区域功率管，从而对功率管及整个电路进行保护。所述驱动保护电路包括对三电平变换器中的内管区域功率管进行保护的内管驱动保护电路，其包括对三电平变换器内管区域功率管的过流、短路进行检测的过流短路检测单元、信号延时单元、故障信号发送单元、软关断启动单元、驱动器控制单元、驱动输出单元以及接收计算机控制器发出信号的驱动信号接收单元；所述过流短路检测单元将检测到的功率管故障信号同时传送给信号延时单元、故障信号发送单元，所述故障信号发送单元将接收到的故障信号通过信号隔离转换器传送给计算机控制器，信号延时单元对接收到的故障信号延时处理再传送给软关断启动单元，软关断启动单元将接收到的故障信号传送给驱动器控制单元，驱动器控制单元通过驱动输出单元将发生故障的功率管软关断，所述计算机控制器控制驱动信号接收单元封锁驱动器控制单元的驱动信号、关断内管区域中的所有功率管。所述内管驱动保护电路还包括复位单元，该复位单元通过驱动信号接收单元接收计算机控制器发出的复位信号，并将该复位信号传送给驱动器控制单元，使驱动器控制单元解除故障封锁状态恢复工作。所述内管驱动保护电路还包括对内管区域功率管的工作温度进行检测的温度检测报警单元，该温度检测报警单元将检测的信号发送给故障信号发送单元。温度检测报警单元检测到内管区域功率管的工作温度高于设定的温度时，便通过故障信号发送单元向计算机控制器发送高温信号，计算机控制器通过驱动信号先关断外管区域功率管，再关断内管区域功率管，实现对功率管及整个电路进行保护。三电平变换器功率管的短路保护系统的安全关断控制方法，该安全关断控制方法包括以下步骤步骤一过流短路检测单元对三电平变换器中功率管的过流、短路进行检测，并将检测到的故障信号传送给计算机控制器；步骤二在步骤一中计算机控制器接收到故障信号后，计算机控制器便立即向外管区域的所有驱动保护电路发出封锁信号，驱动保护电路关断外管区域中所有功率管，对外管区域的功率管进行保护；步骤三在步骤二中计算机控制器向外管区域的所有驱动保护电路发出信号后， 计算机控制器便将故障信号进行锁存并延时处理，等待步骤二完成外管区域功率管的关断动作；步骤四待外管区域所有功率管完全关断后，步骤三中故障信号延时结束，计算机控制器则向内管区域所有驱动保护电路发送封锁信号，驱动保护电路关断内管区域所有功率管，对内管区域的功率管进行保护，从而完成三电平变换器功率管的保护。若步骤一中的故障信号是因外管区域功率管的短路或过流发出时，外管驱动保护电路就会立即启动故障功率管的软关断动作，在故障功率管软关断过程中，计算机控制器接收到故障信号，对外管区域中的其它功率管进行关断，待外管区域所有功率管完全关断后，计算机控制器再封锁内管区域所有功率管的驱动信号对内管区域功率管进行关断。若步骤一中的故障信号是因内管区域功率管的短路或过流发出时，内管区域驱动保护电路就会立即将该故障信号发送给计算机控制器，计算机控制器先通过封锁外管驱动保护电路的驱动信号对外管区域所有的功率管进行关断，待完成外管区域功率管关断后， 发出短路或过流信号的内管区域的功率管便启动自身软关断动作，与此同时计算机控制器封锁内管区域驱动保护电路的驱动信号对内管区域其它的功率管进行关断。采用了上述方案，本发明在三电平变换器中功率管发生过流或短路或温度过高的故障时，系统通过驱动保护电路先对外管区域功率管进行关断，再关断内管区域功率管，以此确保对功率管及三电平变换器的保护；在检测到外管区域功率管短路(过流)发生故障时，发生故障的功率管先启动自身的软关断动作，减小短路(过流)电流关断时的di/dt，故障信息发送单元向计算机控制器发送故障信息，计算机控制器便关断外管区域中其它功率管的驱动信号，待外管区域所有功率管完全关断后，计算机控制器再通过启动内管驱动保护电路对内管区域的功率管进行关断，从而对三电平变换器功率管的过流(短路)进行保护；而当内管区域功率管发生短路(过流)故障时，内管驱动保护电路的故障信息发送单元立即向计算机控制器发送故障信息，计算机控制器便先关断外观区域的所有功率管的驱动信号，待外管区域功率管全部完全关断后，发生短路(过流)故障的内管区域功率管再启动自身软关断动作，同时计算机控制器关断内管区域其它功率管的驱动信号，从而将内管区域的功率管全部关断，完成对三电平变换器功率管的保护，确保了故障中断封锁驱动脉冲的处理过程桥臂输出的电平状态仍然遵循Ρ-0-Ν，或N-O-P的过渡原则，有效的保护了出现过流或短路的功率管，避免了在关断所有功率管驱动信号的过程中，对功率管的损坏。
图1为三电平变换器及内、外管区域功率管的划分图；图2为本发明短路保护系统的第一实施例原理框图；图3为第一实施例中外管驱动保护电路的方框图；图4为第一实施例中内管驱动保护电路的方框图；图5为本发明短路保护系统的第二实施例原理框图；图6为第二实施例的单片机外管驱动保护的控制流程图；图7为第二实施例的单片机内管驱动保护的控制流程图；图8为安全关断三电平变换器中功率管的流程具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。图1示出了三电平变换器的电路；三电平功率变换器(可以是二相、也可以是三相或多相)各桥臂的功率开关器件按在电路拓扑中的位置划分为两个区所有连接正母线P 与连接负母线N的功率开关器件统称为外管区域功率管101，所有通过箝位二级管连接到0 的功率开关器件统称为内管区域功率管102。第一实施例参见图2、3、4，三电平变换器功率管的短路保护系统，该保护系统包括计算机控制器103、将进入计算机控制器103的光信号转换成电信号的信号隔离转换器104、将计算机控制器输出的电信号转换成光信号的信号隔离转换器105，以及对三电平变换器的过流、短路进行实时检测并将其检测的信号经过信号隔离转换器传送给计算机控制器的驱动保护电路，计算机控制器103接收故障信号并通过信号隔离转换器105将信号传送给驱动保护电路，驱动保护电路控制三电平变换器中的外管区域功率管先关闭，再关闭内管区域功率管。其中，驱动保护电路包括对三电平变换器中的外管区域功率管进行保护的外管驱动保护电路106、对三电平变换器中的内管区域功率管进行保护的内管驱动保护电路1061 ；参见图3，外管驱动保护电路包括对三电平变换器外管区域中的过流、短路情况进行检测的过流短路检测单元107、信号延时单元108、软关断启动单元109、故障信号发送单元110、驱动器控制单元111、接收计算机控制器发出信号的驱动信号接收单元112、复位单元113、驱动输出单元114，以及温度检测报警单元115，驱动输出单元的输出端连接外管区域各功率管的控制极；过流短路检测单元对外管区域功率管进行过流、短路检测并将检测到的故障信号同时传送给软关断启动单元、信号延时单元，软关断启动单元接收到信号后立即启动发生故障的外管区域功率管进行软关断动作，通过驱动输出单元慢关断外管区域功率管器件，减少短路电流关断时的di/dt，然后信号延时单元延时一段时间后，并在故障功率管软关断过程中，故障信号发送单元再向计算机控制器发送故障信息请求处理，延时的时间长短视计算机控制器响应故障中断时间而定，原则是保证与外管区域功率管关断动作基本同步，而计算机控制器控制封锁外管区域其它驱动保护电路驱动器控制单元的驱动信号、关断外管区域中的所有功率管，待外管区域所有功率管完全关闭后，计算机控制器再关断内管区域所有功率管器的驱动信号，从而完成三电平变换器所有功率管的关断，此种关断方式能有效保护发生过流或短路故障的功率管，同时防止了其它功率管在系统控制的保护过程中受到损害。若温度检测报警单元检测到功率管器件的工作温度超限，则直接通过故障信号发送单元向计算机控制器发送故障信息，由计算机控制器先封闭所有外管区域功率管的驱动信号即关断外管区域所有功率管；在关断外管区域功率管时，故障信号延时一段时间(确保外管区域功率管完全关断)，再通过计算机控制器关断内管区域所有功率管。在检测到故障后驱动保护电路进入关断锁定状态，直到复位单元接收到计算机控制器的复位指令才解除封锁，计算机控制器通过驱动信号接收单元向复位单元发送复位信号的方法采用专利“大功率IGBT光钎驱动电路的故障保护复位控制系统及方法”中的技术。参见图4，内管驱动保护电路包括对三电平变换器内管区域电路中的过流、短路情况进行检测的过流短路检测单元116、信号延时单元117、故障信号发送单元118、软关断启动单元119、驱动器控制单元120、驱动输出单元121、接收计算机控制器发出信号的驱动信号接收单元122、复位单元123以及对内管区域功率管的工作温度进行检测的温度检测报警单元124，驱动输出单元的信号输出端连接内管区域各功率管的控制极；内管区域功率管的某个功率管器件的驱动保护电路在其驱动信号接收单元收到开通信号期间，若过流短路检测单元检测到功率管的过流或短路故障，便会向故障信号发送单元、信号延时单元同时发送信号，而故障信号发送单元在接收到信号后便立即向计算机控制器发送故障信息请求处理，信号延时单元在接收到故障信号时延时一段时间后，再向软关断启动单元发送信号，软关断启动单元启动发生故障的功率管的软关断动作，通过驱动输出单元慢关断功率管器件，减小短路电流关断时的di/dt。信号延时单元的延时时间长短视计算机控制器响应故障中断的时间以及功率开关管的关断延迟时间td(rff)和电流下降时间、而定，原则是保证内管区域功率管的关断动作启动在外管关断之后。若温度检测报警单元检测到功率管器件的工作温度超限，则直接通过故障信号发送单元向计算机控制器发送故障信息，由计算机控制器先封闭所有外管区域功率管的驱动信号而关断外管区域所有功率管；在外管区域功率关断时，故障信号延时一段时间(确保外管区域功率管完全关断)后，计算机控制器再封闭内管区域所有功率管的驱动信号关断内管区域功率管。在检测到故障后保护电路进入关断锁定状态，直到复位单元接收到计算机控制器的复位指令才解除封锁，计算机控制器通过驱动信号接收单元向复位单元发送复位信号的方法采用专利“大功率IGBT光钎驱动电路的故障保护复位控制系统及方法”中的技术。在具体实施时，驱动信号接收单元可采用光电耦合器或光纤收发器；故障信号发送单元可选用光电耦合器或光纤收发器组成；信号延时单元可选用RC延迟电路或单稳态延时电路；过流短路检测单元可由基准电压源、恒流电路、电压比较器和隔离二极管组成；软关断启动单元可选用逻辑门驱动缓冲器；驱动控制器单元可采用驱动控制芯片 HCPL-316J、ACPL-332J或其它类似功能驱动控制芯片；功率管温度检测报警单元可由触发电路与脉冲振荡电路构成；驱动输出单元可选用晶体管或MOS管组合的图腾柱电路。第二实施例参见图5、6、7、驱动保护电路还可以通过单片机辅以一定的外围电路芯片组成； 如可以采用单片机200、对三电平变换器功率管的过流、短路进行检测的过流短路检测单元 201、与三电平变换器中功率管控制极相连接的驱动输出单元202、驱动信号接收单元203、 故障信号发送单元204 ；其中单片机取代了实施例一中的信号延时单元、软关断启动单元、 驱动控制器单元、复位单元以及功率管温度检测报警单元的功能，这些单元的功能均可以通过单片机的编程实现，从而在过流短路检测单元检测到任意功率管过流或短路时，便会向单片机发送信息，由单片机对信号进行处理控制并将信息传送给计算机控制器，确保在故障过程中，总是先关闭外管区域功率管，再关闭内管区域功率管的顺序，能够有效保护发生过流或短路故障的功率管，同时也避免了其它功率管在系统控制的保护过程中受到损害。具体实施时，单片机可以选用Microchip公司的PIC16F182X系列单片机，还可以使用专用大规模阵列电路(CPLD、FPGA等)进行替代。三电平变换器功率管的短路保护系统的安全关断控制方法，该安全关断控制方法包括以下步骤步骤一过流短路检测单元对三电平变换器中功率管的过流、短路进行检测，并将检测到的故障信号传送给计算机控制器；步骤二 在步骤一中计算机控制器接收到故障信号后，计算机控制器便立即向外管区域的所有驱动保护电路发出封锁信号，驱动保护电路关断外管区域中所有功率管，对外管区域的功率管进行保护；步骤三在步骤二中计算机控制器向外管区域的所有驱动保护电路发出信号后， 计算机控制器便将故障信号进行锁存并延时处理，等待步骤二完成外管区域功率管的关断动作；步骤四待外管区域所有功率管完全关断后，步骤三中故障信号延时结束，计算机控制器则向内管区域所有驱动保护电路发送封锁信号，驱动保护电路关断内管区域所有功率管，对内管区域的功率管进行保护，从而完成三电平变换器功率管的保护。若步骤一中的故障信号是因外管区域功率管的短路或过流发出时，外管驱动保护电路就会立即启动故障功率管的软关断动作，在故障功率管软关断过程中，计算机控制器接收到故障信号，对外管区域中的其它功率管进行关断，待外管区域所有功率管完全关断后，计算机控制器再封锁内管区域所有功率管的驱动信号对内管区域功率管进行关断。
若步骤一中的故障信号是因内管区域功率管的短路或过流发出时，内管区域驱动保护电路就会立即将该故障信号发送给计算机控制器，计算机控制器先通过封锁外管驱动保护电路的驱动信号对外管区域所有的功率管进行关断，待完成外管区域功率管关断后， 发出短路或过流信号的内管区域功率管便启动自身软关断动作，与此同时计算机控制器封锁内管区域驱动保护电路的驱动信号对内管区域其它的功率管进行关断。
权利要求
1.三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于该保护系统包括计算机控制器、将进入计算机控制器的光信号转换成电信号的信号隔离转换器、将计算机控制器输出的电信号转换成光信号的信号隔离转换器，以及对三电平变换器功率管的过流、短路进行检测并将检测的故障信号经过信号隔离转换器传送给计算机控制器的驱动保护电路，所述计算机控制器对接收到的过流、短路信号进行接收处理，并通过信号隔离转换器向驱动保护电路发送信号，所述驱动保护电路控制三电平变换器的外管区域功率管先关闭，再关闭三电平变换器内管区域的功率管。
2.根据权利要求1所述的三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于所述驱动保护电路包括对三电平变换器外管区域的功率管进行保护的外管驱动保护电路，其包括对三电平变换器外管区域中功率管的过流、短路进行检测的过流短路检测单元、信号延时单元、软关断启动单元、故障信号发送单元、驱动器控制单元、接收计算机控制器发出信号的驱动信号接收单元以及驱动输出单元；所述过流短路检测单元将检测到的功率管故障信号同时传送给软关断启动单元、信号延时单元，信号延时单元对接收到的故障信号延时处理后发送给故障信号发送单元，故障信号发送单元通过信号隔离转换器将接收到的故障信号传送给计算机控制器，所述软关断启动单元将接收到的故障信号传送给驱动器控制单元，驱动器控制单元通过驱动输出单元将发生故障的功率管软关断，所述计算机控制器控制封锁外管区域其它驱动保护电路驱动器控制单元的驱动信号、关断外管区域中的所有功率管。
3.根据权利要求2所述的三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于所述外管驱动保护电路还包括复位单元，该复位单元通过驱动信号接收单元接收计算机控制器发出的复位信号，并将该复位信号传送给驱动器控制单元，使驱动器控制单元解除故障封锁状态恢复工作。
4.根据权利要求2或3所述的三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于所述外管驱动保护电路还包括对外管区域的功率管工作温度进行检测的温度检测报警单元， 该温度检测报警单元将检测的信号发送给故障信号发送单元。
5.根据权利要求1所述的三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于所述驱动保护电路包括对三电平变换器中的内管区域功率管进行保护的内管驱动保护电路，其包括对三电平变换器内管区域功率管的过流、短路进行检测的过流短路检测单元、信号延时单元、故障信号发送单元、软关断启动单元、驱动器控制单元、驱动输出单元以及接收计算机控制器发出信号的驱动信号接收单元；所述过流短路检测单元将检测到的功率管故障信号同时传送给信号延时单元、故障信号发送单元，所述故障信号发送单元将接收到的故障信号通过信号隔离转换器传送给计算机控制器，信号延时单元对接收到的故障信号延时处理再传送给软关断启动单元，软关断启动单元将接收到的故障信号传送给驱动器控制单元，驱动器控制单元通过驱动输出单元使发生故障的功率管软关断，所述计算机控制器控制封锁内管区域其它驱动保护电路驱动信号接收单元的驱动信号、关断内管区域中的所有功率管。
6.根据权利要求5所述的三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于所述内管驱动保护电路还包括复位单元，该复位单元通过驱动信号接收单元接收计算机控制器发出的复位信号，并将该复位信号传送给驱动器控制单元，使驱动器控制单元解除故障封锁状态恢复工作。
7.根据权利要求5或6所述的三电平变换器功率管的短路保护系统，其特征在于所述内管驱动保护电路还包括对内管区域功率管的工作温度进行检测的温度检测报警单元， 该温度检测报警单元将检测的信号发送给故障信号发送单元。
8.三电平变换器功率管的短路保护系统的安全关断控制方法，其特征在于该安全关断控制方法包括以下步骤步骤一过流短路检测单元对三电平变换器中功率管的过流、短路进行检测，并将检测到的故障信号传送给计算机控制器；步骤二 在步骤一中计算机控制器接收到故障信号后，计算机控制器便立即向外管区域的所有驱动保护电路发出封锁信号，驱动保护电路关断外管区域中所有功率管，对外管区域的功率管进行保护；步骤三在步骤二中计算机控制器向外管区域的所有驱动保护电路发出信号后，计算机控制器便将故障信号进行锁存并延时处理，等待步骤二完成外管区域功率管的关断动作；步骤四待外管区域所有功率管完全关断后，步骤三中故障信号延时结束，计算机控制器则向内管区域所有驱动保护电路发送封锁信号，驱动保护电路关断内管区域所有功率管，对内管区域的功率管进行保护，从而完成三电平变换器功率管的保护。
9.根据权利要求8所述的三电平变换器功率管的短路保护系统的安全关断控制方法， 其特征在于若步骤一中的故障信号是因外管区域功率管的短路或过流发出时，外管驱动保护电路就会立即启动故障功率管的软关断动作，在故障功率管软关断过程中，计算机控制器接收到故障信号，对外管区域中的其它功率管进行关断，待外管区域所有功率管完全关断后，计算机控制器再封锁内管区域所有功率管的驱动信号对内管区域功率管进行关断。
10.根据权利要求8所述的三电平变换器功率管的短路保护系统的安全关断控制方法，其特征在于若步骤一中的故障信号是因内管区域功率管的短路或过流发出时，内管区域驱动保护电路就会立即将该故障信号发送给计算机控制器，计算机控制器先通过封锁外管驱动保护电路的驱动信号对外管区域所有的功率管进行关断，待完成外管区域功率管关断后，发出短路或过流信号的内管区域功率管便启动自身软关断动作，与此同时计算机控制器封锁内管区域驱动保护电路的驱动信号对内管区域其它的功率管进行关断。
全文摘要
本发明涉及一种三电平变换器功率管的短路保护系统及安全关断控制方法，该保护系统包括计算机控制器、将进入计算机控制器的光信号转换成电信号的信号隔离转换器、将计算机控制器输出的电信号转换成光信号的信号隔离转换器，及在三电平变换器功率管过流、短路时，对功率管进行保护的驱动保护电路，驱动保护电路控制三电平变换器的外管区域功率管先关闭，再关闭三电平变换器的内管区域功率管，确保了故障中断封锁驱动脉冲的处理过程桥臂输出的电平状态仍然遵循P-O-N，或N-O-P的过渡原则，有效的保护了出现过流或短路的功率管，避免了在关断所有功率管驱动信号的过程中，对功率管的损坏。
文档编号H02H7/10GK102427219SQ20111030802
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者何礼高, 徐兵兵, 徐华, 李刚, 杜恩利, 胡磊, 蔡准, 陈鑫兵, 高菊玲 申请人:南京航空航天大学, 常州联力自动化科技有限公司