专利名称：一种可控硅桥臂短路保护恢复装置及方法
技术领域：
本发明涉及电路过流保护领域，尤其是一种可控硅桥臂短路保护恢复装置及方法。
背景技术：
随着目前高频链逆变器技术的发展，采用高频逆变器技术的逆变器逐渐增多。在高频变压器后一般通过一个桥式电路将直流电压变换为交流电压，由于可控硅控制比较简单，并且电流单向流动，常使用可控硅作为桥式电路的开关器件，来完成逆变功能。桥式电路上同一桥臂的可控硅有可能由于控制信号失误，或负载电路干扰，尤其在并网系统中，电网条件复杂，更容易导致可控硅的误触发或关断失败。在出现可控硅由于误触发或关断失败导致同一桥臂将直流电压短路，这就要求有可靠的过流保护措施，来避免因过流导致可控硅的损坏。因为可控硅是半控器件，目前对可控硅桥式电路过流保护采取的一种方式是在桥臂电路中串入电流侦测电路，在可控硅桥式电路中串入可关断器件，发现过流情况发生，通过可关断器件，将可控硅桥式电路断开，切断电流通路。但这种模式需要在每个桥臂串入电阻或霍尔电流传感器，并有一个可关断器件，但这样由于串入电阻或可关断器件，增加了电路的损耗，降低了系统的效率，而且仅仅是保护了可控硅不损坏，却不能及时的自动恢复。也可以将每个桥臂的2个可控硅的一个换成可关断器件，减少增加可关断器件的损耗，但可关断器件比如MOFET等又会带来驱动电路的复杂，侦测电流的电阻换成霍尔电流传感器，以此减少损耗，但也会带来电路的复杂，也导致成本的增加。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是设计一种可控硅桥臂短路的保护以及恢复正常工作的，以解决目前的短路保护复杂或损耗增加的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，包括功率部分、检测部分及判断执行部分，功率部分，包括与直流电源连接的变压器，所述的变压器还连接有变换器，变换器与逆变电路连接；检测部分，包括与变压器连接的原边电流检测电路以及与变换器输出端连接的输出电压检测电路，原边电流检测电路通过AD转换器与限流保护单元连接，输出电压检测电路通过AD转换器与桥臂短路判断单元连接；判断执行部分，包括限流保护单元、桥臂短路判断单元以及PWM发送单元，限流保护单元分别与桥臂短路判断单元和PWM发送单元连接，桥臂短路判断单元与PWM发送单元连接，PWM发送单元分别与可控硅驱动电路，原边变换器功率管驱动电路连接，为其提供 PWM驱动信号。前述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，优选的变压器是高频变压器。前述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，所述限流保护单元输出的原边驱动PWM脉宽值和桥臂短路判断单元输出的短路信号经过与门电路进入PWM发送单元，为原边变换器功率管驱动电路提供PWM脉冲信号。前述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，所述的桥臂短路判断单元输出的可控硅PWM使能信号和PWM发送单元输出的可控硅控制信号经过与门电路进入PWM发送单元。作为优选方案，前述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置的逆变电路优选全桥逆变电路，所述的变换器与逆变电路之间还连接有一个电容和二极管。本发明的另一目的是提供一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，包含以下步骤步骤一、判断桥臂短路信号是否已设置有效，是则取消桥臂短路信号，打开可控硅 PWM脉宽并结束，否则进入步骤二，当桥臂短路信号已设置时可控硅PWM脉宽被关闭；步骤二、判断限流信号是否有效，是则进入步骤三，否则结束，限流保护单元对输入的原边电流数字量进行比较，大于设置的过流保护点，则将本次脉冲减小至设定值，同时设置限流信号标志，限流信号标志由桥臂短路判断单元接收， 小于设置的过流保护点时不动作；步骤三、判断直流电压是否低于短路电压，是则进入步骤四，否则结束，桥臂短路判断单元，接收到限流信号后进入桥臂短路流程，首先判断直流电压是否低于短路电压的设定值；步骤四、继续判断直流电压变化率，如果直流电压变化率小于判断值则进入步骤五，否则结束，电压变化率判断值m根据公式=，进行选取，步骤五、判定桥臂短路发生，将桥臂短路信号设置为有效，输出的可控硅PWM使能信号处于关闭状态，将可控硅的驱动信号关闭后结束。作为优选方案，前述的一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，步骤一在取消桥臂短路信号之前有一个延时步骤。前述的一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，所述的短路电压为IOV0作为优选方案，所述的一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法中所述的直流电压变化率为2-6。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明一种可控硅桥臂短路保护恢复装置的整体结构框图；图2是本发明一种可控硅桥臂短路保护恢复装置优选实施例的结构图；图3是本发明一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法的短路判断及保护恢复流程图；图4是本发明一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法的过流判断及限流保护流程图。
具体实施例方式现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的方框示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，功率部分，包括与直流电源连接的变压器，所述的变压器还连接有变换器，变换器与逆变电路连接；检测部分，包括与变压器连接的原边电流检测电路以及与变换器输出端连接的输出电压检测电路，原边电流检测电路通过AD转换器与限流保护单元连接，输出电压检测电路通过AD转换器与桥臂短路判断单元连接；判断执行部分，包括限流保护单元、桥臂短路判断单元以及PWM发送单元， 限流保护单元分别与桥臂短路判断单元和PWM发送单元连接，桥臂短路判断单元与PWM发送单元连接，PWM发送单元分别与可控硅驱动电路，原边变换器功率管驱动电路连接，为其提供PWM驱动信号。所述的变压器是高频变压器。前述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，所述限流保护单元输出的原边驱动PWM脉宽值和桥臂短路判断单元输出的短路信号经过与门电路进入PWM发送单元，为原边变换器功率管驱动电路提供PWM脉冲信号。前述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，所述的桥臂短路判断单元输出的可控硅PWM使能信号和PWM发送单元输出的可控硅控制信号经过与门电路进入PWM发送单元。如图2所示的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置的逆变电路优选全桥逆变电路， 所述的变换器与逆变电路之间还连接有一个电容和二极管。一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，其短路判断及保护恢复流程图如图3所示，包含以下步骤步骤一、判断桥臂短路信号是否已设置有效，是则取消桥臂短路信号，打开可控硅 PWM脉宽并结束，否则进入步骤二，当桥臂短路信号已设置时可控硅PWM脉宽被关闭；步骤二、判断限流信号是否有效，是则进入步骤三，否则结束，限流保护单元对输入的原边电流数字量进行比较，大于设置的过流保护点，则将本次脉冲减小至设定值，同时设置限流信号标志，限流信号标志由桥臂短路判断单元接收， 小于设置的过流保护点时不动作；步骤三、判断直流电压是否低于短路电压，是则进入步骤四，否则结束，桥臂短路判断单元，接收到限流信号后进入桥臂短路流程，首先判断直流电压是否低于短路电压的设定值；步骤四、继续判断直流电压变化率，如果直流电压变化率小于判断值则进入步骤
五，否则结束，电压变化率判断值m根据公式
权利要求
1.一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，包括功率部分、检测部分及判断执行部分，其特征是功率部分，包括与直流电源连接的变压器，所述的变压器还连接有变换器，变换器与逆变电路连接；检测部分，包括与变压器连接的原边电流检测电路以及与变换器输出端连接的输出电压检测电路，原边电流检测电路通过AD转换器与限流保护单元连接，输出电压检测电路通过AD转换器与桥臂短路判断单元电连接；判断执行部分，包括限流保护单元、桥臂短路判断单元以及PWM发送单元，限流保护单元分别与桥臂短路判断单元和PWM发送单元连接，桥臂短路判断单元与PWM发送单元连接， PWM发送单元分别与可控硅驱动电路，原边变换器功率管驱动电路连接，为其提供PWM驱动信号。
2.根据权利要求1所述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，其特征是所述的变压器是高频变压器。
3.根据权利要求2所述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，其特征是所述限流保护单元输出的原边驱动PWM脉宽值和桥臂短路判断单元输出的短路信号经过与门电路进入PWM发送单元，为原边变换器功率管驱动电路提供PWM脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，其特征是所述的桥臂短路判断单元输出的可控硅PWM使能信号和PWM发送单元输出的可控硅控制信号经过与门电路进入PWM发送单元。
5.根据权利要求1或2或3任一项所述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，其特征在于所述的逆变电路是全桥逆变电路。
6.根据权利要求1或2或3任一项所述的一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，其特征在于所述的变换器与逆变电路之间还连接有一个电容和二极管。
7.—种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，其特征在于包含以下步骤步骤一、判断桥臂短路信号是否已设置有效，是则取消桥臂短路信号，打开可控硅PWM 脉宽并结束，否则进入步骤二，当桥臂短路信号已设置时可控硅PWM脉宽被关闭；步骤二、判断限流信号是否有效，是则进入步骤三，否则结束，限流保护单元对输入的原边电流数字量进行比较，大于设置的过流保护点，则将本次脉冲减小至设定值，同时设置限流信号标志，限流信号标志由桥臂短路判断单元接收，小于设置的过流保护点时不动作；步骤三、判断直流电压是否低于短路电压，是则进入步骤四，否则结束，桥臂短路判断单元，接收到限流信号后进入桥臂短路流程，首先判断直流电压是否低于短路电压的设定值；步骤四、继续判断直流电压变化率，如果直流电压变化率小于判断值则进入步骤五，否则结束，电压变化率判断值m根据公式m = ^^ 二，进行选取；一 A步骤五、判定桥臂短路发生，将桥臂短路信号设置为有效，输出的可控硅PWM使能信号处于关闭状态，将可控硅的驱动信号关闭后结束。
8.根据权利要求7所述的一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，其特征在于步骤一在取消桥臂短路信号之前有一个延时步骤。
9.根据权利要求8所述的一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，其特征在于所述的短路电压为10V。
10.根据权利要求9所述的一种可控硅桥臂短路的保护恢复方法，其特征在于所述的直流电压变化率为2-6。
全文摘要
本发明涉及电路过流保护领域，尤其是一种可控硅桥臂短路保护恢复装置及方法。一种可控硅桥臂短路保护恢复装置，包括功率部分，包括与直流电源连接的变压器，所述的变压器还连接有变换器，变换器与逆变电路连接；检测部分，包括与变压器连接的原边电流检测电路以及与变换器输出端连接的输出电压检测电路，原边电流检测电路通过AD转换器与限流保护单元连接，输出电压检测电路通过AD转换器与桥臂短路判断单元连接；判断执行部分，包括限流保护单元、桥臂短路判断单元以及PWM发送单元，限流保护单元分别与桥臂短路判断单元和PWM发送单元连接，桥臂短路判断单元与PWM发送单元连接，PWM发送单元分别与可控硅驱动电路，原边变换器功率管驱动电路连接。
文档编号H02H3/08GK102427214SQ20111031282
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者贺川 申请人:贺川