电力装置的综合短路保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电力装置的综合短路保护电路，包括与门IC3、光电耦合器IC4、定时器IC2和运放IC1。本实用新型结构简单，使用电子元件价格低廉，通过在大功率负载中使用光电耦合器IC4、光电耦合器IC5和定时器IC2，使电源在短时间的短路故障状态下不中断工作，又能避免连续进行短路保护产生热积累而损坏IGBT，使工作频率降低形成间歇“打嗝”保护，待故障消除后又恢复正常工作。
【专利说明】电力装置的综合短路保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种短路保护电路，具体是一种电力装置的综合短路保护电路。
【背景技术】
[0002]现代电力变换装置均采用大功率半导体开关器件，其所能承受的电流过载能力相对于旋转变流装置要低得多，如1681 —般只能承受几十个9 8甚至几个9 8的过载电流，一旦短路发生就要求保护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件，切断短路电流，使开关器件不致于因过流而损坏。但是，在短路情况下迅速关断开关器件，将导致负载电流下降过快而产生过大的也/也，由于引线电感和漏感的存在，过大的也/也将产生很高的过电压，而使开关器件面临过压击穿的危险。对于1681，过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种具有降栅压软关断及降低工作频率的电力装置的综合短路保护电路，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]一种电力装置的综合短路保护电路，包括与门103、光电耦合器104、定时器102和运放XI，所述与门103端口 2连接输入信号VI，与门103端口 1连接电阻81，电阻[另一端连接光电耦合器端口 1，光电耦合器104端口 2分别连接三极管奶发射极、电容⑶、电阻814、电容⑶、定时器102端口 1、电容⑶、三极管乂8发射极、电容07和电阻818并接地，所述光电耦合器104端口 3分别连接电阻以、电阻如、三极管VI基极和三极管V发射极，光电耦合器端口 4分别连接三极管V〗集电极、三极管VI发射极、电阻88、三极管乂6发射极、三极管I发射极、三极管V〗集电极和电源如负极，所述电阻以另一端分别连接电阻…、电阻财、三极管V〗集电极和电源如正极，三极管V〗发射极分别连接三极管%发射极和电阻1电阻I？另一端连接绝缘栅双极型晶体管74门极，绝缘栅双极型晶体管乂4发射极接地，绝缘栅双极型晶体管74集电极分别连接电源如2和二极管705负极，二极管乂05正极分别连接电阻财另一端和运放101引脚2，运放101引脚3连接电阻811，电阻尺11另一端连接电源^6？，所述运放101引脚1分别连接电阻阳和电阻87，电阻87另一端分别连接接地电容02和二极管704负极，所述电阻阳另一端连接三极管奶基极，三极管乂5集电极分别连接二极管702正极和电阻町0，电阻[0另一端连接电容04，电容04另一端分别连接电阻如另一端和三极管V〗基极，所述二极管702负极连接电阻册，电阻册另一端分别连接接地电容和二极管负极，二极管701正极分别连接电阻…另一端、三极管VI集电极、二极管703正极、三极管乂2基极和三极管V〗基极，所述二极管703负极分别连接电阻四和接地电容03，电阻四另一端分别连接三极管训集电极和光电耦合器105端口 4，三极管训基极分别连接电阻狀另一端和二极管704正极，所述光电耦合器105端口 3连接电阻820，电阻820另一端连接电源乂63，光电耦合器105端口 2分别连接三极管%基极、电容07另一端和电阻818另一端，光电耦合器105端口 1分别连接电阻819、电阻尺16、定时器102端口 4、定时器102端口 8、电阻815和电阻812，电阻812另一端分别连接与门103端口 3和三极管乂9集电极，三极管奶基极分别连接电容⑶、电阻814和电阻尺13，电阻[3另一端连接定时器102端口 3，定时器102端口 7分别连接定时器102端口 6、电容⑶另一端和电阻[5另一端，定时器102端口 5连接电容⑶另一端，定时器102端口 2分别连接电阻町6和电容⑶，电容⑶另一端分别连接电阻819另一端和三极管78集电极。
[0006]作为本实用新型进一步的方案:所述光电I禹合器104和光电|禹合器105型号均为4吧5，所述定时器102为555定时器。
[0007]作为本实用新型再进一步的方案:所述绝缘栅双极型晶体管乂4的软降栅压时间由电阻册和电容值决定，所述三极管乂2降栅压幅度由二极管乂02决定。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型结构简单，使用电子元件价格低廉，通过在大功率负载中使用光电耦合器104、光电耦合器105和定时器102，使电源在短时间的短路故障状态下不中断工作，又能避免连续进行短路保护产生热积累而损坏叩81，使工作频率降低形成间歇“打嗝”保护，待故障消除后又恢复正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为电力装置的综合短路保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0011]请参阅图1，本实用新型实施例中，一种电力装置的综合短路保护电路，包括与门103、光电耦合器104、定时器102和运放XI，与门103端口 2连接输入信号VI，与门103端口 1连接电阻81，电阻町另一端连接光电耦合器104端口 1，光电耦合器104端口 2分别连接三极管奶发射极、电容⑶、电阻814、电容⑶、定时器102端口 1、电容⑶、三极管乂8发射极、电容07和电阻818并接地，光电耦合器104端口 3分别连接电阻以、电阻如、三极管VI基极和三极管乂 1发射极，光电耦合器104端口 4分别连接三极管V〗集电极、三极管VI发射极、电阻狀、三极管训发射极、三极管I发射极、三极管V〗集电极和电源如负极，电阻以另一端分别连接电阻…、电阻财、三极管V〗集电极和电源如正极，三极管V〗发射极分别连接三极管％发射极和电阻1电阻I？另一端连接绝缘栅双极型晶体管乂4门极，绝缘栅双极型晶体管料发射极接地，绝缘栅双极型晶体管74集电极分别连接电源如2和二极管乂05负极，二极管705正极分别连接电阻财另一端和运放101引脚2，运放101引脚3连接电阻[1，电阻811另一端连接电源运放101引脚1分别连接电阻85和电阻尺7，电阻87另一端分别连接接地电容02和二极管704负极，电阻阳另一端连接三极管奶基极，三极管%集电极分别连接二极管702正极和电阻810，电阻[0另一端连接电容04，电容另一端分别连接电阻如另一端和三极管V〗基极，二极管702负极连接电阻册，电阻册另一端分别连接接地电容和二极管701负极，二极管701正极分别连接电阻…另一端、三极管VI集电极、二极管703正极、三极管乂2基极和三极管V〗基极，二极管703负极分别连接电阻四和接地电容03，电阻四另一端分别连接三极管乂6集电极和光电耦合器105端口 4，三极管训基极分别连接电阻狀另一端和二极管704正极，光电耦合器105端口 3连接电阻以0，电阻820另一端连接电源乂63，光电耦合器105端口 2分别连接三极管邪基极、电容07另一端和电阻[8另一端，光电耦合器105端口 1分别连接电阻819、电阻1？16、定时器102端口 4、定时器102端口 8、电阻815和电阻812，电阻812另一端分别连接与门103端口 3和三极管乂9集电极，三极管奶基极分别连接电容⑶、电阻814和电阻813，电阻尺13另一端连接定时器102端口 3，定时器102端口 7分别连接定时器102端口 6、电容⑶另一端和电阻815另一端，定时器102端口 5连接电容⑶另一端，定时器102端口 2分别连接电阻町6和电容⑶，电容⑶另一端分别连接电阻[9另一端和三极管邪集电极。
[0012]光电耦合器104和光电耦合器105型号均为4吧5，定时器102为555定时器。
[0013]绝缘栅双极型晶体管乂4的软降栅压时间由电阻册和电容值决定，三极管降栅压幅度由二极管决定。
[0014]本实用新型的工作原理是:电力装置在正常工作时，驱动输入信号VI为低电平，光电耦合器不导通，三极管VI及三极管乂3导通，输出负驱动电压I 1681^4)关断；当驱动输入信号VI为高电平时，光电耦合器104导通，三极管VI截止而三极管V〗导通，输出正驱动电压％1，绝缘栅双极型晶体管叩81导通。发生短路故障时，绝缘栅双极型晶体管1681集电极电压增大，由于二极管乂05截止导致运放101输出高电平，三极管乂5导通，由二极管限压实现对三极管V〗降栅压，从而实现了绝缘栅双极型晶体管叩81软降栅压保护，三极管乂2降栅压幅度由稳压二极管乂02决定，软降栅压时间由电子册和电容决定约为2^8。运放101输出的高电平同时经电子87对电容02进行充电延时约5?15 ^ 8后，电容02上电压达到二极管704的击穿电压，三极管%导通。三极管%导通后，一方面使光电耦合器1(?导通启动降频过流保护电路工作，另一方面由电子四和电容03形成约3^8的软关断栅压，完成对绝缘栅双极型晶体管工⑶!'软关断栅压保护。
[0015]三极管乂5导通时，三极管77经电容?:4和电阻[0电路形成的基极电流导通约20^ 8，在降栅压保护后将输入驱动信号闭锁一段时间，不再响应输入端的关断信号，以避免在故障状态下形成硬关断过电压，使驱动电路在故障存在的情况下能执行一个完整的降栅压和软关断保护过程。
[0016]降频过流保护电路包括定时器102、光电耦合器105、三极管乂8和三极管VI三极管乂6导通时，光电耦合器105导通，定时器102的端口 2获得负触发信号，定时器102端口3输出高电平，三极管乂9导通，与门103被封锁，封锁时间由定时元件电阻町5和电容⑶决定，使工作频率降至1取以下，驱动器的输出信号将工作在所谓的“打嗝”状态，避免了发生短路故障后仍工作在原来的频率下，而频繁进行短路保护导致热积累而损坏绝缘栅双极型晶体管叩81，只要故障消失，电路又能恢复到正常工作状态。
【权利要求】
1.一种电力装置的综合短路保护电路，包括与门103、光电耦合器104、定时器102和运放XI，其特征在于，所述与门103端口 2连接输入信号VI，与门103端口 1连接电阻尺1，电阻町另一端连接光电耦合器104端口 1，光电耦合器104端口 2分别连接三极管奶发射极、电容⑶、电阻814、电容⑶、定时器102端口 1、电容⑶、三极管邪发射极、电容07和电阻尺18并接地，所述光电耦合器104端口 3分别连接电阻82、电阻如、三极管VI基极和三极管V〗发射极，光电耦合器104端口 4分别连接三极管乂 1集电极、三极管VI发射极、电阻尺8、三极管%发射极、三极管I发射极、三极管V〗集电极和电源如负极，所述电阻82另一端分别连接电阻…、电阻财、三极管V〗集电极和电源如正极，三极管V〗发射极分别连接三极管％发射极和电阻1电阻I？另一端连接绝缘栅双极型晶体管乂4门极，绝缘栅双极型晶体管74发射极接地，绝缘栅双极型晶体管74集电极分别连接电源如2和二极管乂05负极，二极管正极分别连接电阻财另一端和运放101引脚2，运放101引脚3连接电阻尺11，电阻[1另一端连接电源^6？，所述运放101引脚1分别连接电阻85和电阻87，电阻尺7另一端分别连接接地电容02和二极管704负极，所述电阻阳另一端连接三极管奶基极，三极管75集电极分别连接二极管702正极和电阻810，电阻[0另一端连接电容04，电容另一端分别连接电阻如另一端和三极管V〗基极，所述二极管702负极连接电阻尺6，电阻册另一端分别连接接地电容和二极管701负极，二极管701正极分别连接电阻尺3另一端、三极管VI集电极、二极管703正极、三极管乂2基极和三极管V〗基极，所述二极管乂03负极分别连接电阻四和接地电容03，电阻四另一端分别连接三极管训集电极和光电耦合器105端口 4，三极管训基极分别连接电阻狀另一端和二极管704正极，所述光电耦合器105端口 3连接电阻820，电阻820另一端连接电源乂63，光电耦合器105端口 2分别连接三极管％基极、电容口另一端和电阻町8另一端，光电耦合器105端口 1分别连接电阻尺19、电阻816、定时器1?:2端口 4、定时器1?:2端口 8、电阻815和电阻812，电阻812另一端分别连接与门103端口 3和三极管奶集电极，三极管奶基极分别连接电容⑶、电阻尺14和电阻813，电阻[3另一端连接定时器102端口 3，定时器102端口 7分别连接定时器102端口 6、电容⑶另一端和电阻815另一端，定时器102端口 5连接电容⑶另一端，定时器102端口 2分别连接电阻816和电容⑶，电容⑶另一端分别连接电阻[9另一端和三极管%集电极。
2.根据权利要求1所述的电力装置的综合短路保护电路，其特征在于，所述光电耦合器104和光电耦合器105型号均为相25，所述定时器102为555定时器。
3.根据权利要求1所述的电力装置的综合短路保护电路，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管料的软降栅压时间由电阻册和电容值决定，所述三极管乂2降栅压幅度由二极管702决定。
【文档编号】H03K17/08GK204244196SQ201420576014
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】杨东方, 施勇, 刘新, 王海军, 贺中桥 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司徐州供电公司, 江苏省电力公司