一种逆变器的过流与短路保护方法与流程

1.本发明涉及逆变器技术领域，具体为一种逆变器的过流与短路保护方法。


背景技术：

2.igbt是大功率逆变器开关器件中较常使用的器件，针对igbt型逆变器的输出过流与短路保护，通常会使用到igbt的vcesat检测技术，通过逆变器件igbt的发生短路过流时退饱和特性，即igbt由饱和导通的低vce压降，到igbt逐步进入放大区，导致vce电压升高,通过检测igbt vce电压达到一定阀值，触发igbt驱动电路集成的vcesat保护，将igbt发波关闭，以达到保护igbt目的。
3.现有技术中，vcesat检测保护需要igbt持续承受较大的冲击电流，引起igbt的vce电压快速升高才能迅速触发保护，有一定局限性，vcesat检测保护需要选用专用带vcesat保护的驱动光耦或其他专用芯片，每个igbt或每个桥臂需要1路，总统成本较高。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种逆变器的过流与短路保护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种逆变器的过流与短路保护方法，包括以下步骤：
6.s1、逆变器与分流计连接：逆变器直流输入dc_+和dc-，跨接母线滤波电容c80，分流计rd6接在dc_+和igbt dc+输入端，分流计采样后转换的电压信号dc_+和dc_1+送至电流镜电路；
7.s2、采样信息送至电流镜和信号驱动电路中：将逆变器主电路中采样的dc_+和dc_1+送至电流镜过流检测和信号驱动电路中；
8.s3、计算并选择合适分流计：rd6根据工作电流和功率，选择合适的分流计，计算选取r1和r2；
9.s4、过流信号经过光耦隔离成vce：当逆变器发生输出过流短路时，过流信号经过光耦隔离成vce。
10.进一步优化本技术方案，所述步骤s1中本逆变器为三相全桥逆变器，桥臂输出bc相各接逆变输出采样电阻，产生辅源，c95和c89分别为稳压滤波和去耦电容。
11.进一步优化本技术方案，所述步骤s2中q2为双三极管，2个三极管特性完全一样，dc_+和dc_1+送至q2b三极管的e级，q2b的g级和c级连在一起，同时g级还和q2a的g级连在一起，r3为c级连接电阻，c2为其滤波电容，r1为q2a e级连接电阻，r2为q2a c级连接电阻，c1为其滤波电容，q2a的c级同时连接三极管q3的g级，q3的e级接d1为稳压二极管，q3的c级连接电阻r4，和光耦u1的原边串联一起，再接至辅源的电压正极dc_+，r5和c3为保护电路。
12.进一步优化本技术方案，所述q2b的g级和c级短接，其vge为二极管压降0.7v，母线电流在分流计上的压降和负载电阻上压降相等，选择合适电阻。
13.进一步优化本技术方案，所述辅助电源d29为18v稳压管，r3选47k。
14.进一步优化本技术方案，所述步骤s3中本电路可以设置igbt的电流保护点，一般可以选择igbt保护电流ic的2-3倍。
15.进一步优化本技术方案，所述步骤s4中vce信号与其他保护功能电路，如检测逆变器输出电流采样设计的逆变电流比较保护信号，一起综合相或，经过整形处理，形成dsp_oc信号，送到控制dsp或mcu单元的中断保护信号，r11和c11为oc信号滤波，之后与基准值比较，通过运放u2，同向输出，再与vce相或，经过r16和c14的滤波，送给dsp或mcu的中断接收口。
16.进一步优化本技术方案，所述步骤s4中相对应三相逆变器而言，由于检测点在三相桥臂直流输入端，三相逆变器的输出任意2相之间短路，三相短路。
17.有益效果
18.与现有技术相比，本发明提供了一种逆变器的过流与短路保护方法，具备以下有益效果：
19.1、该逆变器的过流与短路保护方法，通过分流计采样逆变器直流母线电流，结合电流镜电路，经过三极管放大，驱动光耦，触发保护信号，辅源通过电阻稳压管分压实现，简单实用。
20.2、该逆变器的过流与短路保护方法，通过逆变器过流和短路保护值可以计算设定，短路点电流越大时，光耦原边驱动电流越大，保护时间越。
21.3、该逆变器的过流与短路保护方法，通过一路电路可以保护整个逆变器6个igbt，电路简单低成本元器件可以实现，有经济性，可以结合其他逆变器的输出电路检测限值过流保护，cbc限流保护电路一起使用，形成逆变器综合保护电路。
附图说明
22.图1为本发明提出的一种逆变器的过流与短路保护方法的流程示意图；
23.图2为本发明提出的一种逆变器的过流与短路保护方法的逆变器主电路图；
24.图3为本发明提出的一种逆变器的过流与短路保护方法的电流镜电路图；
25.图4为本发明提出的一种逆变器的过流与短路保护方法的vce信号与其他保护功能电路图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参考图1-图3：本发明公开了一种逆变器的过流与短路保护方法，包括以下步骤：
28.s1、逆变器与分流计连接：逆变器直流输入dc_+和dc-，跨接母线滤波电容c80，分流计rd6接在dc_+和igbt dc+输入端，分流计采样后转换的电压信号dc_+和dc_1+送至电流镜电路，本逆变器为三相全桥逆变器，桥臂输出b c相各接逆变输出采样电阻，d29为18v稳
压管，r116为高阻电阻，两者分压后，产生18v辅源，c95和c89分别为稳压滤波和去耦电容；
29.s2、采样信息送至电流镜和信号驱动电路中：将逆变器主电路中采样的dc_+和dc_1+送至电流镜过流检测和信号驱动电路中，q2为双三极管，2个三极管特性完全一样，dc_+和dc_1+送至q2b三极管的e级，q2b的g级和c级连在一起，同时g级还和q2a的g级连在一起，r3为c级连接电阻，c2为其滤波电容，r1为q2a e级连接电阻，r2为q2a c级连接电阻，c1为其滤波电容，q2a的c级同时连接三极管q3的g级，q3的e级接d1为稳压二极管，q3的c级连接电阻r4，和光耦u1的原边串联一起，再接至辅源的电压正极dc_+，r5和c3为保护电路，防止光耦反向时承受大的反向电压，u1副边信号vce为保护信号，q2b的g级和c级短接，其vge为二极管压降0.7v，母线电流在分流计上的压降和负载电阻上压降相等，选择合适电阻，
30.vdc＝rd6*idc，ic1＝vrc1/rc1
31.ic1约等于ie1，re＝ie1*re
32.当vr2大于5.1+0.7＝5.8v时，三极管q3的g-e级正偏。
33.这时ve1＝5.8v，可以计算g-e级正偏临界点：
34.ie1＝5.8/r2，5.8/r2*rl＝rd6*idc，可以得出：
35.r1/r2＝rd6*idc/5.8
36.辅助电源d29为18v稳压管，r3选47k，则ie2＝(18-0.7)/47＝0.38ma，r1＝rd6*idc/0.38，同样计算出r2；
37.s3、计算并选择合适分流计：rd6根据工作电流和功率，选择合适的分流计，本例选2m欧姆，根据igbt承受的短时电流和实际逆变器输出短路的电流大小，选择合适的保护值，就可以计算选取r1和r2，本电路可以自行设置igbt的电流保护点，一般可以选择igbt保护电流ic的2-3倍，而对比依靠igbt的vcesat保护，igbt电流至少需要4倍以上的ic，igbt才进入退饱和状态；
38.s4、过流信号经过光耦隔离成vce：当逆变器发生输出过流短路时，idc电流快速上升，vr2电压上升，超过5.8v时，q3的g-e级正偏，q导通，将光耦u1驱动，过流信号经过光耦隔离成vce，vce信号与其他保护功能电路，如检测逆变器输出电流采样设计的逆变电流比较保护信号等，一起综合相或，经过整形处理，形成dsp_oc信号，送到控制dsp或mcu单元的中断保护信号，进行快速关管保护，r11和c11为oc信号滤波，之后与基准值比较，通过运放u2，同向输出，再与vce相或，经过r16和c14的滤波，送给dsp或mcu的中断接收口，以便快速进行保护，相对应三相逆变器而言，由于检测点在三相桥臂直流输入端，三相逆变器的输出任意2相之间短路，三相短路，或其他桥臂对母线的短路，只要存在大电流流过直流桥臂输入端，都能够很好的检测保护。
39.本发明的有益效果是：逆变器直流输入dc_+和dc-，跨接母线滤波电容c80，分流计rd6接在dc_+和igbt dc+输入端，分流计采样后转换的电压信号dc_+和dc_1+送至电流镜电路，本逆变器为三相全桥逆变器，桥臂输出b c相各接逆变输出采样电阻，d29为18v稳压管，r116为高阻电阻，两者分压后，产生18v辅源，c95和c89分别为稳压滤波和去耦电容，将逆变器主电路中采样的dc_+和dc_1+送至电流镜过流检测和信号驱动电路中，dc_+和dc_1+送至q2b三极管的e级，q2b的g级和c级短接，其vge为二极管压降0.7v，母线电流在分流计上的压降和负载电阻上压降相等，选择合适电阻，rd6根据工作电流和功率，选择合适的分流计，根据igbt承受的短时电流和实际逆变器输出短路的电流大小，选择合适的保护值，过流和短
路保护值可以计算设定，短路点电流越大时，光耦的原边驱动电流越大，保护延时越短，该方案对过流、短路保护适应性好，可以适用的过流、短路阻抗小的端口短路，也可以使用短路阻抗较大，一路电路可以保护整个逆变器，电路简单低成本元器件可以实现，经济性好。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。