一種換流器保護電路及包括該電路的換流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種換流器保護電路及包括該電路的換流器，該換流器保護電路在換流器每一相濾波電路與換流器正母線之間均設置一二極管，其中，所述二極管的陰極連接換流器的正母線；同時，在換流器每一相濾波電路與換流器的負母線之間均設置一二極管，其中，所述二極管的陽極連接換流器的負母線。優(yōu)選耐電流沖擊能力較強的工頻二極管。將本發(fā)明所述換流器保護電路應用于換流器中，克服了由于換流器母線短路而導致保險熔斷的同時損壞換流開關器件，具有保護換流器的作用，提高了換流器的安全性、可靠性。
【專利說明】一種換流器保護電路及包括該電路的換流器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及換流器【技術領域】，尤其涉及一種換流器保護電路及包括該電路的換流器。
【背景技術】
[0002]換流器是將直流電和交流電相互轉(zhuǎn)換的設備，現(xiàn)普遍應用于不間斷電源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、光伏等場合。傳統(tǒng)的換流器普遍采用高速半導體器件作為開關器件，大大提高了開關頻率及系統(tǒng)功率密度。但是，高頻器件抗電流沖擊能力較差，應用于UPS、光伏等場合時，因外圍故障導致?lián)Q流器母線發(fā)生短路的可能性較高，如光伏逆變器輸入端短路、UPS電池發(fā)生短路等。在換流器母線短路情況下，電網(wǎng)電流可能灌入母線，形成很大的短路電流，在保險熔斷的同時，換流開關器件也同樣發(fā)生過流損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種換流器保護電路及包括該電路的換流器，將該換流器保護電路應用于換流器中，在換流器母線發(fā)生短路時，使流過換流開關元件的電流很小，避免保險熔斷的同時損壞換流開關器件，具有保護換流器的作用，并且提高換流器的安全性、可靠性。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]一種換流器保護電路，該電路在換流器每一相濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器的正母線之間均設置一二極管，其中，所述二極管的陰極連接換流器的正母線；同時，在換流器每一相濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器的負母線之間均設置一二極管，其中，所述二極管的陽極連接換流器的負母線。
[0006]特別地，濾波電路為LC電路時，所述二極管對應設置于每一相LC濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
[0007]特別地，濾波電路為LCL電路時，所述二極管對應設置于每一相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
[0008]特別地，濾波電路為LCL電路時，所述二極管對應設置于每一相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
[0009]特別地，所述二極管為工頻二極管。
[0010]本發(fā)明還公開了一種換流器，其包括上述換流器保護電路。
[0011]特別地，濾波電路為LC電路時，所述換流器保護電路中的二極管設置于每一相LC濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
[0012]特別地，濾波電路為LCL電路時，所述換流器保護電路中的二極管設置于每一相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
[0013]特別地，濾波電路為LCL電路時，所述換流器保護電路中的二極管設置于每一相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
[0014]本發(fā)明提出的換流器保護電路應用于換流器中，通過在換流器每一相濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)和換流器的正母線設置的二極管，以及在換流器每一相濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)和換流器的負母線之間設置的二極管，當換流器母線短路時，電網(wǎng)電流灌入母線，因二極管的旁路作用，短路電流主要通過二極管流向母線，而流向換流開關元件的電流很小，對換流器起保護作用，并且提高換流器的安全性、可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例1提供的換流器保護電路應用于逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例2提供的換流器保護電路應用于逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實施例3提供的換流器保護電路應用于逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例4提供的換流器保護電路應用于逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖5是本發(fā)明實施例5提供的換流器保護電路應用于整流器的電路結(jié)構(gòu)圖；
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內(nèi)容。
[0021]換流器可以分為兩類:逆變器和整流器，本發(fā)明提出的換流器保護電路既可以應用于逆變器，也可以應用于整流器。
[0022]實施例一
[0023]本實施例中，換流器保護電路應用于采用LCL濾波電路的逆變器。
[0024]如圖1所示，換流器采用T型三電平光伏逆變器，輸出為三相三線，輸入電壓500V?1000V，輸出線電壓315V。逆變開關器件Tl采用絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)，逆變開關器件Tl輸出端連接LCL濾波電路，濾波電路及電網(wǎng)之間采用快熔保險F11、F12、F13作為電流保護器件。LCL濾波電路包括換流器側(cè)電感L11A、L11B、LllC和電網(wǎng)側(cè)電感L12A、L12B、L12C以及電容。本發(fā)明在逆變器U相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感LllA電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D11，在逆變器V相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感LllB電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D12，在逆變器W相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感LIIC電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D13，所述二極管Dll、D12、D13的陰極連接逆變器的正母線；同時，在逆變器U相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感LllA電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D14，在逆變器V相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感LllB電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D15，在逆變器W相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感LIIC電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D16，所述二極管D14、D15、D16的陽極連接逆變器的負母線。
[0025]當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，由于換流器側(cè)電感L11A、L11B、LllC阻抗明顯大于二極管D11-D16支路阻抗，因此短路電流主要通過二極管D11-D16流向母線，流過逆變開關器件Tl的電流很小，經(jīng)過一定時間后保險F11、F12、F13熔斷，故障脫離，故逆變器得到保護。若去除二極管D11-D16，當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，所有電流經(jīng)過逆變開關器件Tl，而保險Fll、F12、F13熔斷速度較慢，將直接損壞逆變開關器件Tl。
[0026]實施例二
[0027]本實施例中，換流器保護電路應用于采用LCL濾波電路的逆變器。
[0028]如圖2所示，換流器采用T型三電平光伏逆變器，輸出為三相三線，輸入電壓500V?1000V，輸出線電壓315V。逆變開關器件T2采用IGBT，逆變開關器件T2輸出端連接LCL濾波電路，濾波電路及電網(wǎng)之間采用快熔保險F21、F22、F23作為電流保護器件。LCL濾波電路包括換流器側(cè)電感L21A、L21B、L21C和電網(wǎng)側(cè)電感L22A、L22B、L22C以及電容。本發(fā)明在逆變器U相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感L22A電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D21，在逆變器V相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感L22B電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D22，在逆變器W相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感L22C電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D23，所述二極管D21、D22、D23的陰極連接逆變器的正母線；同時，在逆變器U相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感L22A電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D24，在逆變器V相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感L22B電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D25，在逆變器W相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感L22C電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D26，所述二極管D24、D25、D26的陽極連接逆變器的負母線
[0029]當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，由于電網(wǎng)側(cè)電感L22A、L22B、L22C阻抗明顯大于二極管D21-D26支路阻抗，因此短路電流主要通過二極管D21-D26流向母線，流過逆變開關器件T2的電流很小，經(jīng)過一定時間后保險F21、F22、F23熔斷，故障脫離，故逆變器得到保護。若去除二極管D21-D26，當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，所有電流經(jīng)過逆變開關器件T2，而保險F21、F22、F23熔斷速度較慢，將直接損壞逆變開關器件T2。
[0030]實施例三
[0031]本實施例中，換流器保護電路應用于采用LC濾波電路的逆變器。
[0032]如圖3所示，換流器采用T型三電平光伏逆變器，輸出為三相三線，輸入電壓500V?1000V，輸出線電壓315V。逆變開關器件T3采用IGBT，逆變開關器件T3輸出端連接LC濾波電路，濾波電路及電網(wǎng)之間采用快熔保險F31、F32、F33作為電流保護器件。LC濾波電路包括電感L3A、L3B、L3C以及電容。本發(fā)明在逆變器U相LC濾波電路的電感L3A電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D31，在逆變器V相LC濾波電路的電感L3B電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D32，在逆變器W相LC濾波電路的電感L3C電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D33，所述二極管D31、D32、D33的陰極連接逆變器的正母線；同時，在逆變器U相LC濾波電路的電感L3A電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D34，在逆變器V相LC濾波電路的電感L3B電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D35，在逆變器W相LC濾波電路的電感L3C電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D36，所述二極管D34、D35、D36的陽極連接逆變器的負母線。
[0033]當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，由于電感L3A、L3B、L3C阻抗明顯大于二極管D31-D36支路阻抗，因此短路電流主要通過二極管D31-D36流向母線，流過逆變開關器件T3的電流很小，經(jīng)過一定時間后保險F31、F32、F33熔斷，故障脫離，故逆變器得到保護。若去除二極管D31-D36，當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，所有電流經(jīng)過逆變開關器件T3，而保險F31、F32、F33熔斷速度較慢，將直接損壞逆變開關器件T3。
[0034]實施例四
[0035]本實施例中，換流器保護電路應用于采用LC濾波電路的逆變器。
[0036]如圖4所示，換流器采用輸出為單相的逆變器，逆變開關器件T4采用IGBT，逆變開關器件T4輸出端連接LC濾波電路，濾波電路及電網(wǎng)之間采用快熔保險F41、F42作為電流保護器件。LC濾波電路包括電感L4A、L4B以及電容。本發(fā)明在逆變器L相LC濾波電路的電感L4A電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D41，在逆變器N相LC濾波電路的電感L4B電網(wǎng)側(cè)和逆變器的正母線之間設置一二極管D42，所述二極管D41、D42的陰極連接逆變器的正母線；同時，在逆變器L相LC濾波電路的電感L4A電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D43，在逆變器N相LC濾波電路的電感L4B電網(wǎng)側(cè)和逆變器的負母線之間設置一二極管D44，所述二極管D43、D44的陽極連接逆變器的負母線。
[0037]當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，由于電感L4A、L4B阻抗明顯大于二極管D41-D44支路阻抗，因此短路電流主要通過二極管D41-D44流向母線，流過逆變開關器件T4的電流很小，經(jīng)過一定時間后保險F41、F42熔斷，故障脫離，故逆變器得到保護。若去除二極管D41-D44，當逆變器輸入直流母線發(fā)生短路時，其輸出端所接電網(wǎng)電流反灌母線，所有電流經(jīng)過逆變開關器件T4，而保險F41、F42熔斷速度較慢，將直接損壞逆變開關器件T4。
[0038]實施例五
[0039]本實施例中，換流器保護電路應用于采用LC濾波電路的整流器。
[0040]如圖5所示，換流器采用輸出為三相三線的整流器。整流開關器件T5輸入端連接LC濾波電路，濾波電路及電網(wǎng)之間采用快熔保險F51、F52、F53作為電流保護器件。LC濾波電路包括電感L5A、L5B、L5C以及電容。本發(fā)明在整流器U相LC濾波電路的電感L5A電網(wǎng)側(cè)和整流器的正母線之間設置一二極管D51，在整流器V相LC濾波電路的電感L5B電網(wǎng)側(cè)和整流器的正母線之間設置一二極管D52，在整流器W相LC濾波電路的電感L5C電網(wǎng)側(cè)和整流器的正母線之間設置一二極管D53，所述二極管D51、D52、D53的陰極連接整流器的正母線；同時，在整流器U相LC濾波電路的電感L5A電網(wǎng)側(cè)和整流器的負母線之間設置一二極管D54，在整流器V相LC濾波電路的電感L5B電網(wǎng)側(cè)和整流器的負母線之間設置一二極管D55，在整流器W相LC濾波電路的電感L5C電網(wǎng)側(cè)和整流器的負母線之間設置一二極管D56，所述二極管D54、D55、D56的陽極連接整流器的負母線。
[0041]當整流器輸出直流母線發(fā)生短路時，其輸入端所接電網(wǎng)電流灌入母線，由于電感L5A、L5B、L5C阻抗明顯大于二極管D51-D56支路阻抗，因此短路電流主要通過二極管D51-D56流向母線，流過整流開關器件T5的電流很小，經(jīng)過一定時間后保險F51、F52、F53熔斷，故障脫離，故整流器得到保護。若去除二極管D51-D56，當整流器輸出直流母線發(fā)生短路時，其輸入端所接電網(wǎng)電流灌入母線，所有電流經(jīng)過整流開關器件T5，而保險F51、F52、F53熔斷速度較慢，將直接損壞整流開關器件T5。
[0042]同理，實施例一、二、四中的逆變器也可以為整流器，實現(xiàn)在整流器輸出直流母線發(fā)生短路時，保護整流器。
[0043]需要說明的是，上述實施例中所述逆變器可以為兩電平逆變器，也可以為三電平逆變器；所述二極管優(yōu)選工頻二極管，工頻二極管耐電流沖擊能力強，保險熔斷時二極管依然保持完好。
[0044]本發(fā)明的技術方案能夠在換流器母線短路、電網(wǎng)電流灌入母線時，避免換流開關元件的損壞，對換流器起保護作用，并且提高換流器的安全性、可靠性。
[0045]上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種換流器保護電路，其特征在于: 該電路在換流器每一相濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器的正母線之間均設置一二極管，其中，所述二極管的陰極連接換流器的正母線； 在換流器每一相濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器的負母線之間均設置一二極管，其中，所述二極管的陽極連接換流器的負母線。
2.根據(jù)權利要求1所述的換流器保護電路，其特征在于，若濾波電路為LC電路，則所述二極管對應設置于每一相LC濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的換流器保護電路，其特征在于，若濾波電路為LCL電路，則所述二極管對應設置于每一相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的換流器保護電路，其特征在于，若濾波電路為LCL電路，則所述二極管對應設置于每一相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的換流器保護電路，其特征在于，所述二極管為工頻二極管。
6.一種換流器，其特征在于，該換流器包括權利要求1所述的換流器保護電路。
7.根據(jù)權利要求6所述的換流器，其特征在于，若濾波電路為LC電路，則所述換流器保護電路中的二極管設置于每一相LC濾波電路的電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
8.根據(jù)權利要求6所述的換流器，其特征在于，若濾波電路為LCL電路，則所述換流器保護電路中的二極管設置于每一相LCL濾波電路的電網(wǎng)側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
9.根據(jù)權利要求6所述的換流器，其特征在于，若濾波電路為LCL電路，則所述換流器保護電路中的二極管設置于每一相LCL濾波電路的換流器側(cè)電感的電網(wǎng)側(cè)與換流器正/負母線之間。
【文檔編號】H02M7/217GK104467390SQ201410695614
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】羅劼, 蔡子海, 陳坤鵬 申請人:無錫上能新能源有限公司