專(zhuān)利名稱(chēng)：二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法及其實(shí)現(xiàn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)一種二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法及其實(shí)現(xiàn)電路，可以應(yīng)用于二極管箝位型的多電平變換器，其應(yīng)用包括不間斷電源(UPQ、變頻器、逆變器等含有該部分拓?fù)涞碾娏ψ儞Q裝置。
背景技術(shù)：
二極管箝位型多電平電路是新型的電力變換拓?fù)洌鋯蜗嗟娜娖侥孀兤魍負(fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖ι所示，功率管Ql-功率管Q4為主功率管，其中，功率管Ql和功率管Q4行業(yè)中通常稱(chēng)為外功率管，功率管Q2和功率管Q3行業(yè)中通常稱(chēng)為內(nèi)功率管，電容Cl-電容C4代表功率管Ql-功率管Q4的等效輸出結(jié)電容或電路外加的電容，二極管D5和二極管D6為中點(diǎn)箝位二極管，其兩端分別接各自的吸收電路，電容C5和電容C6是其中的吸收電容。其優(yōu)點(diǎn)在于效率高，開(kāi)關(guān)應(yīng)力為母線(xiàn)的一半，是應(yīng)用最廣泛的多電平電路拓?fù)?。?dāng)逆變器突加沖擊性負(fù)載或者輸出短路時(shí)，逆變器輸出電流會(huì)迅速上升，一般的方法是檢測(cè)到電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)， 封鎖逆變器功率管的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電流下降到設(shè)定值以下時(shí)，解除功率管的驅(qū)動(dòng)封鎖，變換器正常工作。這種方法的主要問(wèn)題是，當(dāng)封鎖信號(hào)解除時(shí)，功率管進(jìn)入正常工作模式，假如功率開(kāi)關(guān)管Ql，功率開(kāi)關(guān)管Q2 —起導(dǎo)通，則電容Cl，電容C2和電容C5同時(shí)被充電，由于箝位二極管D5和箝位二極管D6的吸收電容C5和吸收電容C6的容值遠(yuǎn)大于功率管的輸出等效結(jié)電容(電容Cl-電容C4)，電容Cl (或電容C4)的充電電壓很低，所以這個(gè)過(guò)程中電容C2的電壓會(huì)大于電容Cl的電壓，會(huì)存在內(nèi)側(cè)功率管和外側(cè)功率管不均壓的情況，嚴(yán)重影響器件的安全。目前對(duì)于這種不均壓的情況，業(yè)界有幾種解決方法一種是提高功率管的耐壓值至總母線(xiàn)電壓以上，如1200V，這樣可以避免超過(guò)功率管的額定工作電壓，但是會(huì)帶來(lái)設(shè)備成本的增加；一種是增加新的控制電路，當(dāng)電流下降到設(shè)定值后，增加一種新的發(fā)波時(shí)序， 使內(nèi)側(cè)功率管先強(qiáng)制開(kāi)通時(shí)間tcl，再根據(jù)當(dāng)前工作狀態(tài)使其中一個(gè)內(nèi)側(cè)功率管關(guān)斷時(shí)間 tc2，隨后再進(jìn)入正常的PWM發(fā)波方式，這種方法的好處是控制可靠，但是缺點(diǎn)是功能比較復(fù)雜，需要改變?cè)械腜WM發(fā)波方式，所以需要增加復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)等復(fù)雜器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也增加了系統(tǒng)的硬件成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的二極管箝位型多電平電路中解決內(nèi)側(cè)功率管和外側(cè)功率管不均壓的問(wèn)題，硬件實(shí)現(xiàn)成本高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種離散元件搭接成的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)電路，大大降低了產(chǎn)品的成本。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法，該方法為當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，先封鎖外功率開(kāi)關(guān)管，延時(shí)時(shí)間tdl后封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管，保證外功率開(kāi)關(guān)管只承受半邊母線(xiàn)應(yīng)力；當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)解除，外功率開(kāi)關(guān)管的
4封鎖信號(hào)必須由兩個(gè)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿共同來(lái)解除。一種實(shí)現(xiàn)上述的保護(hù)方法的電路，電路包括內(nèi)管保護(hù)電路和外管保護(hù)電路，每組外管保護(hù)電路包括一組D觸發(fā)器Ul和一個(gè)D觸發(fā)器U2，外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào) G4分別輸入或門(mén)U3的兩個(gè)輸入端，或門(mén)U3的輸出端連接至D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3分別輸入與門(mén)U5的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U5的輸出端連接至D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，過(guò)流信號(hào)連接至D觸發(fā)器U2的復(fù)位信號(hào)輸入端，D 觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端與D觸發(fā)器Ul的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，D觸發(fā)器Ul和D觸發(fā)器U2的數(shù)據(jù)信號(hào)端接高電平，D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4分別輸入與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql或外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；每組內(nèi)管保護(hù)電路包括延時(shí)反向電路U7和與門(mén)U6,過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)反向電路 U7后和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3分別輸入與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2或內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括所述的過(guò)流信號(hào)延時(shí)tdl的時(shí)間長(zhǎng)度為200 μ S-1000 μ S。所述的過(guò)流信號(hào)延時(shí)tdl的時(shí)間長(zhǎng)度為500 μ S。所述的方法為外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4作為D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)， 內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3共同作為D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘信號(hào)，D觸發(fā)器Ul和D觸發(fā)器U2的數(shù)據(jù)信號(hào)端都保持高電平，當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，過(guò)流信號(hào)為高電平，作為D觸發(fā)器U2的復(fù)位信號(hào)，使D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端輸出低電平，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端作為D觸發(fā)器Ul的復(fù)位信號(hào)，使D觸發(fā)器Ul的正輸出端輸出高電平外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4與邏輯后共同作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql或外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，封鎖外功率開(kāi)關(guān)管Ql和外功率開(kāi)關(guān)管Q4，同時(shí)，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向后和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后共同作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2或內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3 ；當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，過(guò)流信號(hào)為低電平，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向后輸出高電平解除內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的封鎖信號(hào)，過(guò)流信號(hào)使D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端受內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào) G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后的上升沿控制，當(dāng)內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后有上升沿時(shí)，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端輸出低電平，使D觸發(fā)器Ul的正輸出端受外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4的上升沿控制，當(dāng)外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4有上升沿時(shí)，解除對(duì)外功率開(kāi)關(guān)管Ql和外功率開(kāi)關(guān)管Q4的封鎖。當(dāng)與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端分別連接D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl時(shí)， 與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端分別連接D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4時(shí)，與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)與門(mén)TO的兩個(gè)輸入端分別連接延時(shí)反向電路U7的輸出端和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2 時(shí)，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端分別連接延時(shí)反向電路U7的輸出端和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3時(shí)，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述的與門(mén)TO為與門(mén)芯片，延時(shí)反向電路U7為延時(shí)時(shí)間為200μ s-ΙΟΟΟμ s的延時(shí)反向電路。所述的延時(shí)反向電路U7為延時(shí)時(shí)間為500 μ s的延時(shí)反向電路。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用離散元件搭接成簡(jiǎn)單的控制電路，本發(fā)明可以用簡(jiǎn)潔的電路來(lái)避免故障恢復(fù)時(shí)的功率管不均壓?jiǎn)栴}，使功率管的工作電壓可以大大降低，為器件選型和設(shè)備安全帶來(lái)極大的好處。本發(fā)明無(wú)需對(duì)主電路控制進(jìn)行修改，不需要進(jìn)行復(fù)雜的邏輯判斷和編程，僅需要增加低廉的邏輯器件即可，極大地降低了硬件成本。下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中二極管箝位型三電平電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(以單相為例)。圖2為本發(fā)明控制邏輯原理圖。圖3為本發(fā)明限流保護(hù)過(guò)程中的功率管驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖(正半周為例)。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實(shí)施例相同或近似的，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。請(qǐng)參看附圖2，本發(fā)明中電路包括兩組內(nèi)管保護(hù)電路和兩組外管保護(hù)電路，其中兩組內(nèi)管保護(hù)電路是一樣的，兩組外管保護(hù)電路是一樣的。下面各以其中一組為例，進(jìn)行說(shuō)明，其中一組外管保護(hù)電路包括一組D觸發(fā)器Ul和一個(gè)D觸發(fā)器U2，外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4分別輸入或門(mén)U3的兩個(gè)輸入端，或門(mén)U3的輸出端連接至D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3分別輸入與門(mén)U5的兩個(gè)輸入端，與門(mén) U5的輸出端連接至D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，過(guò)流信號(hào)連接至D觸發(fā)器U2的復(fù)位信號(hào)輸入端，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端與D觸發(fā)器Ul的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，D觸發(fā)器Ul和D 觸發(fā)器U2的數(shù)據(jù)信號(hào)端接高電平，D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl分別輸入與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另一組外管保護(hù)電路與上一組相同，不同之處在于，與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端分別連接D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4時(shí)，與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其中一組內(nèi)管保護(hù)電路包括延時(shí)反向電路U7和與門(mén)U6，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)反向電路U7后和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2分別輸入與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 另一組內(nèi)管保護(hù)電路與上一組相同，不同之處在于，與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端分別連接延時(shí)反向電路U7的輸出端和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3時(shí)，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本實(shí)施例中，延時(shí)反向電路U7可選用延時(shí)時(shí)間為200 μ s-1000 μ s的延時(shí)反向電路， 優(yōu)選的為延時(shí)時(shí)間為500 μ s延時(shí)反向電路。上述實(shí)施例中以?xún)山M內(nèi)管保護(hù)電路和兩組外管保護(hù)電路為例進(jìn)行具體說(shuō)明，具體實(shí)施時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要將內(nèi)管保護(hù)電路和外管保護(hù)電路擴(kuò)展至多組，每組內(nèi)管保護(hù)電路和外管保護(hù)電路的元器件及其連接關(guān)系與上述實(shí)施例中相同。本發(fā)明中的限流保護(hù)方法，主要是當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，先封鎖外功率開(kāi)關(guān)管，延時(shí)時(shí)間tdl后封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管，保證外功率開(kāi)關(guān)管只承受半邊母線(xiàn)應(yīng)力；當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)解除，外功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)必須由兩個(gè)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿共同來(lái)解除。本實(shí)施例中，利用上述保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)的方法為外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào) G4作為D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)，內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3共同作為D觸發(fā)器 U2的時(shí)鐘信號(hào)，D觸發(fā)器Ul和D觸發(fā)器U2的數(shù)據(jù)信號(hào)端都保持高電平，當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，過(guò)流信號(hào)為高電平，作為D觸發(fā)器U2的復(fù)位信號(hào)，使D觸發(fā)器 U2的負(fù)輸出端輸出低電平，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端作為D觸發(fā)器Ul的復(fù)位信號(hào)，使D觸發(fā)器Ul的正輸出端輸出低電平外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl與邏輯后共同作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同樣的電路，D觸發(fā)器Ul的正輸出端輸出低電平外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4與邏輯后可以共同作為外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于與門(mén)U4有一個(gè)輸入端為低電平，所以其輸出端一定為低電平，從而實(shí)現(xiàn)封鎖外功率開(kāi)關(guān)管Ql和外功率開(kāi)關(guān)管Q4，同時(shí)，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向(本實(shí)施例中，過(guò)流信號(hào)延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度為200 μ S-1000 μ S，優(yōu)選值為500 μ S)后和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2與邏輯后共同作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同樣的電路，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向后和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后共同作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于與門(mén) U6有一個(gè)輸入端為低電平，所以其輸出端一定為低電平，從而實(shí)現(xiàn)封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3;當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，過(guò)流信號(hào)為低電平， 過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向(本實(shí)施例中，過(guò)流信號(hào)延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度為200 μ s-1000 μ s，優(yōu)選值為500 μ s)后輸出高電平解除內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的封鎖信號(hào)，由于與門(mén)U4有一個(gè)輸入端為高電平，所以其輸出端取決于另一個(gè)輸入端的電平高低，即此時(shí)與門(mén) U4的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相同，利用內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2驅(qū)動(dòng)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2，利用內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3驅(qū)動(dòng)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3，過(guò)流信號(hào)使D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端受內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后的上升沿控制，當(dāng)內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后有上升沿時(shí)，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端輸出低電平，使D觸發(fā)器Ul的正輸出端受外管驅(qū)動(dòng)信號(hào) Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4的上升沿控制，當(dāng)外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4有上升沿時(shí)， 解除對(duì)外功率開(kāi)關(guān)管Ql和外功率開(kāi)關(guān)管Q4的封鎖。本發(fā)明在使用時(shí)，G1-G4分別為CPU發(fā)出的Q1-Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中Gl和G4為外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，G2和G3為內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)。請(qǐng)結(jié)合參看附圖3，本發(fā)明正常工作狀態(tài)時(shí)，在輸出電壓的正半周，功率開(kāi)關(guān)管Q2 —直開(kāi)通，功率開(kāi)關(guān)管Q4 —直關(guān)斷，功率開(kāi)關(guān)管Ql和功率開(kāi)關(guān)管Q3分別為互補(bǔ)的PWM開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在輸出電壓的負(fù)半周則功率開(kāi)關(guān)管Ql —直關(guān)斷，功率開(kāi)關(guān)管Q3 —直導(dǎo)通，功率開(kāi)關(guān)管Q2和功率開(kāi)關(guān)管Q4分別為互補(bǔ)的PWM開(kāi)關(guān)狀態(tài)；當(dāng)過(guò)流信號(hào)有效時(shí)，在D觸發(fā)器Ul和D觸發(fā)器U2的作用下，外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Ql和外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q4被關(guān)斷，對(duì)于內(nèi)側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q3，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間tdl后也被封鎖，保證了封鎖時(shí)候內(nèi)管不會(huì)比外管先關(guān)閉；當(dāng)過(guò)流信號(hào)解除時(shí)，內(nèi)側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q3的封鎖被無(wú)條件解除，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，而外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Ql和外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q4的封鎖信號(hào)則要由內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯的上升沿來(lái)解除，以正半周為例，外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Ql和外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q4重新開(kāi)通之前，內(nèi)側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q3已經(jīng)開(kāi)通過(guò)，外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Ql的體電容Cl和外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q4的體電容C4均已經(jīng)被充電至半邊母線(xiàn)，這時(shí)候再開(kāi)通外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Ql和外側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Q4，也就不會(huì)存在內(nèi)、外側(cè)功率管電壓不平衡的問(wèn)題了。本發(fā)明利用離散元件搭接成簡(jiǎn)單的控制電路，本發(fā)明可以用簡(jiǎn)潔的電路來(lái)避免故障恢復(fù)時(shí)的功率管不均壓?jiǎn)栴}，使功率管的工作電壓可以大大降低，為器件選型和設(shè)備安全帶來(lái)極大的好處。本發(fā)明無(wú)需對(duì)主電路控制進(jìn)行修改，不需要進(jìn)行復(fù)雜的邏輯判斷和編程，僅需要增加低廉的邏輯器件即可，極大地降低了硬件成本。
權(quán)利要求
1.一種二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法，其特征是所述的方法為當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，先封鎖外功率開(kāi)關(guān)管，延時(shí)時(shí)間tdl后封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管，保證外功率開(kāi)關(guān)管只承受半邊母線(xiàn)應(yīng)力；當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)解除，外功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)必須由兩個(gè)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿共同來(lái)解除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法，其特征是所述的過(guò)流信號(hào)延時(shí)tdl的時(shí)間長(zhǎng)度為200 μ s-1000 μ S。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法，其特征是所述的過(guò)流信號(hào)延時(shí)tdl的時(shí)間長(zhǎng)度為500 μ S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法，其特征是所述的方法為外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4的或邏輯作為D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)，內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3的與邏輯作為D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘信號(hào)，D觸發(fā)器Ul和D觸發(fā)器U2的數(shù)據(jù)信號(hào)端都保持高電平，當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，過(guò)流信號(hào)為高電平，作為D觸發(fā)器U2的復(fù)位信號(hào)，使D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端輸出高電平，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端作為D觸發(fā)器Ul的復(fù)位信號(hào)，使D觸發(fā)器Ul的正輸出端輸出低電平，D觸發(fā)器Ul的正輸出端與外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4與邏輯后共同作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql或外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，D觸發(fā)器Ul的正輸出端低電平時(shí)封鎖外功率開(kāi)關(guān)管Ql和外功率開(kāi)關(guān)管Q4，同時(shí)，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向后分別與內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后共同作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2或內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2和內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3 ；當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，過(guò)流信號(hào)為低電平，過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)、反向后輸出高電平解除內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2 和內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的封鎖信號(hào)，過(guò)流信號(hào)使D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端受內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后的上升沿控制，當(dāng)內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3與邏輯后有上升沿時(shí)，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端輸出低電平，使D觸發(fā)器Ul的正輸出端受外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4的上升沿控制，當(dāng)外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4有上升沿時(shí)，解除對(duì)外功率開(kāi)關(guān)管Ql和外功率開(kāi)關(guān)管Q4的封鎖。
5.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的保護(hù)方法的電路，其特征是所述的電路包括內(nèi)管保護(hù)電路和外管保護(hù)電路，每組外管保護(hù)電路包括一組D觸發(fā)器Ul和一個(gè)D觸z發(fā)器U2，外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4分別輸入或門(mén)U3的兩個(gè)輸入端，或門(mén)U3的輸出端連接至D 觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3分別輸入與門(mén)U5的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U5的輸出端連接至D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，過(guò)流信號(hào)連接至D觸發(fā)器U2的復(fù)位信號(hào)輸入端，D觸發(fā)器U2的負(fù)輸出端與D觸發(fā)器Ul的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，D 觸發(fā)器Ul和D觸發(fā)器U2的數(shù)據(jù)信號(hào)端接高電平，D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào) Gl或外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4分別輸入與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管 Ql或外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；每組內(nèi)管保護(hù)電路包括延時(shí)反向電路U7和與門(mén)U6,過(guò)流信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)反向電路U7后和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2或內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3分別輸入與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2或內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征是當(dāng)與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端分別連接D觸發(fā)器 Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gl時(shí)，與門(mén)U4的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)與門(mén)U4的兩個(gè)輸入端分別連接D觸發(fā)器Ul的正輸出端和外管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G4時(shí)，與門(mén)U4 的輸出端作為外功率開(kāi)關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征是當(dāng)與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端分別連接延時(shí)反向電路U7的輸出端和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G2時(shí)，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)與門(mén)U6的兩個(gè)輸入端分別連接延時(shí)反向電路U7的輸出端和內(nèi)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3時(shí)，與門(mén)U6的輸出端作為內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征是所述的與門(mén)TO為與門(mén)芯片，延時(shí)反向電路 U7為延時(shí)時(shí)間為200 μ s-1000 μ s的延時(shí)反向電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征是所述的延時(shí)反向電路U7為延時(shí)時(shí)間為 500 μ s的延時(shí)反向電路。
全文摘要
一種二極管箝位型多電平變換器的限流保護(hù)方法及其實(shí)現(xiàn)電路，當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，先封鎖外功率開(kāi)關(guān)管，延時(shí)時(shí)間td1后封鎖內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管，保證外功率開(kāi)關(guān)管只承受半邊母線(xiàn)應(yīng)力；當(dāng)多電平變換器的逆變輸出電流下降到設(shè)定值后，內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)解除，外功率開(kāi)關(guān)管的封鎖信號(hào)必須由兩個(gè)內(nèi)功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿共同來(lái)解除。本發(fā)明可以用簡(jiǎn)潔的電路來(lái)避免故障恢復(fù)時(shí)的功率管不均壓?jiǎn)栴}，使功率管的工作電壓可以大大降低，為器件選型和設(shè)備安全帶來(lái)極大的好處。本發(fā)明無(wú)需對(duì)主電路控制進(jìn)行修改，不需要進(jìn)行復(fù)雜的邏輯判斷和編程，僅需要增加低廉的邏輯器件即可，極大地降低了硬件成本。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102386754SQ201010294859
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者劉兆燊, 夏小榮, 徐輝, 楊成林 申請(qǐng)人:深圳市英威騰電源有限公司