一种换流器保护电路及包括该电路的换流器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种换流器保护电路及包括该电路的换流器，该换流器保护电路在换流器每一相滤波电路与换流器正母线之间均设置一二极管，其中，所述二极管的阴极连接换流器的正母线；同时，在换流器每一相滤波电路与换流器的负母线之间均设置一二极管，其中，所述二极管的阳极连接换流器的负母线。优选耐电流冲击能力较强的工频二极管。将本实用新型所述换流器保护电路应用于换流器中，克服了由于换流器母线短路而导致保险熔断的同时损坏换流开关器件，具有保护换流器的作用，提高了换流器的安全性、可靠性。
【专利说明】一种换流器保护电路及包括该电路的换流器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及换流器【技术领域】，尤其涉及一种换流器保护电路及包括该电路的换流器。
【背景技术】
[0002]换流器是将直流电和交流电相互转换的设备，现普遍应用于不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、光伏等场合。传统的换流器普遍采用高速半导体器件作为开关器件，大大提高了开关频率及系统功率密度。但是，高频器件抗电流冲击能力较差，应用于UPS、光伏等场合时，因外围故障导致换流器母线发生短路的可能性较高，如光伏逆变器输入端短路、UPS电池发生短路等。在换流器母线短路情况下，电网电流可能灌入母线，形成很大的短路电流，在保险熔断的同时，换流开关器件也同样发生过流损坏。
实用新型内容
[0003]针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种换流器保护电路及包括该电路的换流器，将该换流器保护电路应用于换流器中，在换流器母线发生短路时，使流过换流开关元件的电流很小，避免保险熔断的同时损坏换流开关器件，具有保护换流器的作用，并且提高换流器的安全性、可靠性。
[0004]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0005]一种换流器保护电路，该电路在换流器每一相滤波电路的电感的电网侧与换流器的正母线之间均设置一二极管，其中，所述二极管的阴极连接换流器的正母线；同时，在换流器每一相滤波电路的电感的电网侧与换流器的负母线之间均设置一二极管，其中，所述二极管的阳极连接换流器的负母线。
[0006]特别地，滤波电路为LC电路时，所述二极管对应设置于每一相LC滤波电路的电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
[0007]特别地，滤波电路为LCL电路时，所述二极管对应设置于每一相LCL滤波电路的电网侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
[0008]特别地，滤波电路为LCL电路时，所述二极管对应设置于每一相LCL滤波电路的换流器侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
[0009]特别地，所述二极管为工频二极管。
[0010]本实用新型还公开了一种换流器，其包括上述换流器保护电路。
[0011]特别地，滤波电路为LC电路时，所述换流器保护电路中的二极管设置于每一相LC滤波电路的电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
[0012]特别地，滤波电路为LCL电路时，所述换流器保护电路中的二极管设置于每一相LCL滤波电路的电网侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
[0013]特别地，滤波电路为LCL电路时，所述换流器保护电路中的二极管设置于每一相LCL滤波电路的换流器侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
[0014]本实用新型提出的换流器保护电路应用于换流器中，通过在换流器每一相滤波电路的电感的电网侧和换流器的正母线设置的二极管，以及在换流器每一相滤波电路的电感的电网侧和换流器的负母线之间设置的二极管，当换流器母线短路时，电网电流灌入母线，因二极管的旁路作用，短路电流主要通过二极管流向母线，而流向换流开关元件的电流很小，对换流器起保护作用，并且提高换流器的安全性、可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型实施例1提供的换流器保护电路应用于逆变器的电路结构图；
[0016]图2是本实用新型实施例2提供的换流器保护电路应用于逆变器的电路结构图；
[0017]图3是本实用新型实施例3提供的换流器保护电路应用于逆变器的电路结构图；
[0018]图4是本实用新型实施例4提供的换流器保护电路应用于逆变器的电路结构图；
[0019]图5是本实用新型实施例5提供的换流器保护电路应用于整流器的电路结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
[0021]换流器可以分为两类:逆变器和整流器，本实用新型提出的换流器保护电路既可以应用于逆变器，也可以应用于整流器。
[0022]实施例一
[0023]本实施例中，换流器保护电路应用于采用LCL滤波电路的逆变器。
[0024]如图1所示，换流器采用T型三电平光伏逆变器，输出为三相三线，输入电压500V?1000V，输出线电压315V。逆变开关器件Tl采用绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)，逆变开关器件Tl输出端连接LCL滤波电路，滤波电路及电网之间采用快熔保险F11、F12、F13作为电流保护器件。LCL滤波电路包括换流器侧电感L11A、L11B、L11C和电网侧电感L12A、L12B、L12C以及电容。本实用新型在逆变器U相LCL滤波电路的换流器侧电感LllA电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D11，在逆变器V相LCL滤波电路的换流器侧电感LllB电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D12，在逆变器W相LCL滤波电路的换流器侧电感LllC电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D13，所述二极管Dll、D12、D13的阴极连接逆变器的正母线；同时，在逆变器U相LCL滤波电路的换流器侧电感LllA电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D14，在逆变器V相LCL滤波电路的换流器侧电感LllB电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D15，在逆变器W相LCL滤波电路的换流器侧电感LllC电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D16，所述二极管D14、D15、D16的阳极连接逆变器的负母线。
[0025]当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，由于换流器侧电感L11A、L11B、LllC阻抗明显大于二极管D11-D16支路阻抗，因此短路电流主要通过二极管D11-D16流向母线，流过逆变开关器件Tl的电流很小，经过一定时间后保险F11、F12、F13熔断，故障脱离，故逆变器得到保护。若去除二极管D11-D16，当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，所有电流经过逆变开关器件Tl，而保险Fll、F12、F13熔断速度较慢，将直接损坏逆变开关器件Tl。
[0026]实施例二
[0027]本实施例中，换流器保护电路应用于采用LCL滤波电路的逆变器。
[0028]如图2所示，换流器采用T型三电平光伏逆变器，输出为三相三线，输入电压500V?1000V，输出线电压315V。逆变开关器件T2采用IGBT，逆变开关器件T2输出端连接LCL滤波电路，滤波电路及电网之间采用快熔保险F21、F22、F23作为电流保护器件。LCL滤波电路包括换流器侧电感L21A、L21B、L21C和电网侧电感L22A、L22B、L22C以及电容。本实用新型在逆变器U相LCL滤波电路的电网侧电感L22A电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D21，在逆变器V相LCL滤波电路的电网侧电感L22B电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D22，在逆变器W相LCL滤波电路的电网侧电感L22C电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D23，所述二极管D21、D22、D23的阴极连接逆变器的正母线；同时，在逆变器U相LCL滤波电路的电网侧电感L22A电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D24，在逆变器V相LCL滤波电路的电网侧电感L22B电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D25，在逆变器W相LCL滤波电路的电网侧电感L22C电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D26，所述二极管D24、D25、D26的阳极连接逆变器的负母线。
[0029]当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，由于电网侧电感L22A、L22B、L22C阻抗明显大于二极管D21-D26支路阻抗，因此短路电流主要通过二极管D21-D26流向母线，流过逆变开关器件T2的电流很小，经过一定时间后保险F21、F22、F23熔断，故障脱离，故逆变器得到保护。若去除二极管D21-D26，当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，所有电流经过逆变开关器件T2，而保险F21、F22、F23熔断速度较慢，将直接损坏逆变开关器件T2。
[0030]实施例三
[0031]本实施例中，换流器保护电路应用于采用LC滤波电路的逆变器。
[0032]如图3所示，换流器采用T型三电平光伏逆变器，输出为三相三线，输入电压500V?1000V，输出线电压315V。逆变开关器件T3采用IGBT，逆变开关器件T3输出端连接LC滤波电路，滤波电路及电网之间采用快熔保险F31、F32、F33作为电流保护器件。LC滤波电路包括电感L3A、L3B、L3C以及电容。本实用新型在逆变器U相LC滤波电路的电感L3A电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D31，在逆变器V相LC滤波电路的电感L3B电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D32，在逆变器W相LC滤波电路的电感L3C电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D33，所述二极管D31、D32、D33的阴极连接逆变器的正母线；同时，在逆变器U相LC滤波电路的电感L3A电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D34，在逆变器V相LC滤波电路的电感L3B电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D35，在逆变器W相LC滤波电路的电感L3C电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D36，所述二极管D34、D35、D36的阳极连接逆变器的负母线。
[0033]当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，由于电感L3A、L3B、L3C阻抗明显大于二极管D31-D36支路阻抗，因此短路电流主要通过二极管D31-D36流向母线，流过逆变开关器件T3的电流很小，经过一定时间后保险F31、F32、F33熔断，故障脱离，故逆变器得到保护。若去除二极管D31-D36，当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，所有电流经过逆变开关器件T3，而保险F31、F32、F33熔断速度较慢，将直接损坏逆变开关器件T3。
[0034]实施例四
[0035]本实施例中，换流器保护电路应用于采用LC滤波电路的逆变器。
[0036]如图4所示，换流器采用输出为单相的逆变器，逆变开关器件T4采用IGBT，逆变开关器件T4输出端连接LC滤波电路，滤波电路及电网之间采用快熔保险F41、F42作为电流保护器件。LC滤波电路包括电感L4A、L4B以及电容。本实用新型在逆变器L相LC滤波电路的电感L4A电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D41，在逆变器N相LC滤波电路的电感L4B电网侧和逆变器的正母线之间设置一二极管D42，所述二极管D41、D42的阴极连接逆变器的正母线；同时，在逆变器L相LC滤波电路的电感L4A电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D43，在逆变器N相LC滤波电路的电感L4B电网侧和逆变器的负母线之间设置一二极管D44，所述二极管D43、D44的阳极连接逆变器的负母线。
[0037]当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，由于电感L4A、L4B阻抗明显大于二极管D41-D44支路阻抗，因此短路电流主要通过二极管D41-D44流向母线，流过逆变开关器件T4的电流很小，经过一定时间后保险F41、F42熔断，故障脱离，故逆变器得到保护。若去除二极管D41-D44，当逆变器输入直流母线发生短路时，其输出端所接电网电流反灌母线，所有电流经过逆变开关器件T4，而保险F41、F42熔断速度较慢，将直接损坏逆变开关器件T4。
[0038]实施例五
[0039]本实施例中，换流器保护电路应用于采用LC滤波电路的整流器。
[0040]如图5所示，换流器采用输出为三相三线的整流器。整流开关器件T5输入端连接LC滤波电路，滤波电路及电网之间采用快熔保险F51、F52、F53作为电流保护器件。LC滤波电路包括电感L5A、L5B、L5C以及电容。本实用新型在整流器U相LC滤波电路的电感L5A电网侧和整流器的正母线之间设置一二极管D51，在整流器V相LC滤波电路的电感L5B电网侧和整流器的正母线之间设置一二极管D52，在整流器W相LC滤波电路的电感L5C电网侧和整流器的正母线之间设置一二极管D53，所述二极管D51、D52、D53的阴极连接整流器的正母线；同时，在整流器U相LC滤波电路的电感L5A电网侧和整流器的负母线之间设置一二极管D54，在整流器V相LC滤波电路的电感L5B电网侧和整流器的负母线之间设置一二极管D55，在整流器W相LC滤波电路的电感L5C电网侧和整流器的负母线之间设置一二极管D56，所述二极管D54、D55、D56的阳极连接整流器的负母线。
[0041]当整流器输出直流母线发生短路时，其输入端所接电网电流灌入母线，由于电感L5A、L5B、L5C阻抗明显大于二极管D51-D56支路阻抗，因此短路电流主要通过二极管D51-D56流向母线，流过整流开关器件T5的电流很小，经过一定时间后保险F51、F52、F53熔断，故障脱离，故整流器得到保护。若去除二极管D51-D56，当整流器输出直流母线发生短路时，其输入端所接电网电流灌入母线，所有电流经过整流开关器件T5，而保险F51、F52、F53熔断速度较慢，将直接损坏整流开关器件T5。
[0042]同理，实施例一、二、四中的逆变器也可以为整流器，实现在整流器输出直流母线发生短路时，保护整流器。
[0043]需要说明的是，上述实施例中所述逆变器可以为两电平逆变器，也可以为三电平逆变器；所述二极管优选工频二极管，工频二极管耐电流冲击能力强，保险熔断时二极管依然保持完好。
[0044]本实用新型的技术方案能够在换流器母线短路、电网电流灌入母线时，避免换流开关元件的损坏，对换流器起保护作用，并且提高换流器的安全性、可靠性。
[0045]上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种换流器保护电路，其特征在于: 该电路在换流器每一相滤波电路的电感的电网侧与换流器的正母线之间均设置一二极管，其中，所述二极管的阴极连接换流器的正母线； 在换流器每一相滤波电路的电感的电网侧与换流器的负母线之间均设置一二极管，其中，所述二极管的阳极连接换流器的负母线。
2.根据权利要求1所述的换流器保护电路，其特征在于，若滤波电路为LC电路，则所述二极管对应设置于每一相LC滤波电路的电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
3.根据权利要求1所述的换流器保护电路，其特征在于，若滤波电路为LCL电路，则所述二极管对应设置于每一相LCL滤波电路的电网侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
4.根据权利要求1所述的换流器保护电路，其特征在于，若滤波电路为LCL电路，则所述二极管对应设置于每一相LCL滤波电路的换流器侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
5.根据权利要求1至4之一所述的换流器保护电路，其特征在于，所述二极管为工频二极管。
6.一种换流器，其特征在于，该换流器包括权利要求1所述的换流器保护电路。
7.根据权利要求6所述的换流器，其特征在于，若滤波电路为LC电路，则所述换流器保护电路中的二极管设置于每一相LC滤波电路的电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
8.根据权利要求6所述的换流器，其特征在于，若滤波电路为LCL电路，则所述换流器保护电路中的二极管设置于每一相LCL滤波电路的电网侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
9.根据权利要求6所述的换流器，其特征在于，若滤波电路为LCL电路，则所述换流器保护电路中的二极管设置于每一相LCL滤波电路的换流器侧电感的电网侧与换流器正/负母线之间。
【文档编号】H02M7/537GK204216777SQ201420726357
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】罗劼, 蔡子海, 陈坤鹏 申请人:无锡上能新能源有限公司