[发明专利]一种中高压电力电子设备的突然掉电保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子设备的掉电保护技术领域，特别涉及一种中高压电力电子设备的突然掉电保护方法。

背景技术

电力电子设备主要有整流器、逆变器两类。对于逆变器按照其电源类型可分为电压型和电流型两种，其拓扑结构如图1和图2所示，其中电流型逆变器的中间直流环节一般采用大电感作为储能环节，电压型逆变器中间直流环节的储能元件一般采用大电容。由于逆变器的工作原理是通过控制开关器件的开通时间来实现直流变交流的目的，所以控制电路和驱动电路是必不可少的。针对控制电路和驱动电路的供电问题，有的电压型逆变器直接利用直流侧电压给控制电路和驱动电路供电，但是有的电压型逆变器因工作原理要求，控制板和驱动板必需首先上电，所以其控制电路和驱动电路必须使用单独的供电线路。对于后者，其控制电路和驱动电路的供电可靠性，对于整个装置的安全运行起着至关重要的作用，本发明提出的中高压电力电子设备的突然掉电保护方法就是对这类逆变设备的控制电路和驱动电路的供电线路突然掉电问题提供一种保护措施。

对于电压型的电力电子装置，其储能元件为大电容，在电网突然掉电时，如果不采取保护措施，控制电路和驱动电路也相应的掉电，这时开关器件的驱动信号不能确定，可能出现上下桥臂同时导通的现象，即上下桥臂直通，在中高压的情况下，直通会造成开关管的烧坏、爆炸。目前针对控制电路和驱动电路的供电线路突然掉电的保护方法一般为：在电网突然掉电时，利用相关的储能元件继续维持控制电路和驱动电路工作，直到电容的电压降下来。

工业现场针对电网掉电或由于其它原因造成的供电线路掉电问题一般采用UPS解决，其主要工作模式为：电网正常时，UPS处于充电状态，控制电路和驱动电路由其它电路供电；电网掉电时，UPS工作对控制电路和驱动电路供电。对于中高压电力电子设备采用UPS有以下缺点：

1)UPS本身需要蓄电池，属于有源器件，对于工业现场可靠性低、维护成本高，另外蓄电池一般采用铅酸电池，其工作年限较短，装置体积较大；

2)工业用的UPS，设计时需要考虑工作现场的恶劣条件，因此成本非常高。

发明内容

本发明针对现有电压型逆变器类中高压电力电子设备电网掉电保护措施的缺点，提出了一种突然掉电的保护方法，其目的是要解决现有采用UPS或电池有源器件进行电网掉电保护所存在的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种中高压电力电子设备的突然掉电保护方法，其创新在于：对于电压型逆变器类中高压电力电子设备，在逆变器的直流侧与逆变器中控制电路和驱动电路的直流供电端之间加一单端反激电压回馈电路，该单端反激电压回馈电路为一个DC/DC变换电路，由于控制电路和驱动电路的交流供电电路中有第二电容的存在，以此利用逆变器直流侧的第一电容，在电网突然掉电时，将直流侧的电能回馈到控制电路和驱动电路的直流供电端；同时，在逆变器的交流侧与逆变器的驱动电路之间加一掉电保护判断电路，在电网突然掉电时产生保护信号截止逆变器中的功率开关器件，从而实现电网突然掉电时对所述电力电子设备的保护作用；具体实现过程如下：

(1)电网正常工作时，由于由第一电容供电的DC/DC变换电路的输出电压低于第二电容电压，控制电路和驱动电路由交流电源(电网电源)整流后通过第二电容供电，形成交流供电电路；

(2)电网掉电时，掉电保护判断电路响应产生保护信号，截止逆变器中的功率开关器件，使之停止工作；由于控制电路和驱动电路的交流供电电路中有第二电容的存在，所以短时间内(几秒钟内)第二电容上的电压高于DC/DC变换电路输出电压，控制电路和驱动电路仍然由第二电容供电；

(3)当第二电容上的电压低于DC/DC变换电路输出电压时，DC/DC变换电路开始工作，将直流侧第一电容的电能回馈到控制电路和驱动电路上，由于DC/DC变换电路采用的是单端反激电压回馈电路，实现了直流侧电压的反馈以及反馈输出电压的恒定，直到第一电容的电压降下来为止。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述“逆变器的直流侧”是指逆变器的直流输出侧，是相对交流输入侧而言的。

2、上述方案中，所述“第一电容”是指逆变器直流侧存在的电容。所述“第二电容”是指电网电源通过整流后向控制电路和驱动电路供电的交流供电电路中存在的电容。