[实用新型]大功率光伏逆变器的短路保护电路

说明书

技术领域

本实用新型大体涉及光伏新能源领域，具体涉及大功率光伏逆变器的短路保护技术。

背景技术

大功率光伏逆变器中，当电路中由于控制电路受到干扰或负载故障造成桥臂直通短路，需马上切断，若不及时，电容器上储存的能量将在很短的时间内通过短路元件释放，若此放电电流超过贯穿短路元件的浪涌能力时，就会使元件损坏。短路保护电路是一种在电路中流经大电流时保护整个电路使其不受损坏的一种电路。

1. 与本发明直接相关的现有技术方案一：

1.1 现有技术方案一的内容

光伏逆变器目前常用的短路保护主要有两种方案，其中方案一如图1所示，为间接电压法。图1为利用IGBT过流时IGBT的Vce增大的原理实现的短路保护电路。

如图1所示，短路保护电路包括IC1、IC2、VD1等，其中，IC1是比较器，所述的IC1可为LM339；IC2是用于IGBT的专用驱动电路，所述的IC2可为EXB841；VD1、VD2是快速恢复二极管。EXB841内部电路可很好地完成降栅压及软关断，并具有内部延迟功能，以消除干扰产生的误动作。

如图1所示，所述的短路保护电路，通过检测驱动脉冲高电平期间相应IGBT的Vce电压大小进行短路判断，由IGBT的特性可知，当IGBT开通时，其C、E两端电压与其通过的电流有线性关系，检测过流或短路时的Vce并与设定的阈值进行比较，用比较器的输出控制驱动电路的关断，可完成过流保护。

如图1所示，如果发生短路，含有IGBT过流信息的Vce不直接送至IC2的IGBT集电极电压监视脚——6脚上，而是快速关断VD1，以便使得比较器IC1的V+电压大于V-电压，比较器输出高电平，由VD2送至IC2的6脚，其目的是为了消除VD1正向压降随电流不同而异，采用阈值比较器IC1，提高电流检测的准确性。

如图1所示，如果发生过流，启动IC2内部电路中的降栅压及软关断电路，从而驱动器IC2的低速切断电路使IC2的3脚电位也逐步下降，进而慢速关断IGBT，既避免了集电极电流尖峰损坏IGBT，又完成了IGBT短路保护。

1.2 现有技术方案1的缺点

通过检测IGBT的饱和压降Vce来实现短路保护，它往往需要配合驱动电路IC2，例如EXB841，来实现，这使在电路设计时不够灵活，同时Vce检测是不能对短路或过电流进行完全保护的，这是因为过电流对IGBT后的负载如电机等是不能允许的，并且正向压降的极大升高仅受去饱和功能限制，如果这个压降并未达到临界点，控制功能就不能确定发生了短路。

2.与本发明直接相关的现有技术方案二：

2.1 现有技术方案二的内容

光伏逆变器的短路保护方案二，如图2所示，为检测母线电流法。

图2为桥臂直通短路保护电路，其包括三相交流电源ea、eb、ec，直流电源DC+、DC-，IGBT开关管T1、T2、T3、T4、T5、T6，交流侧霍尔电流传感器IT1、IT2、IT3，及电感La、Lb、Lc等。其中Ip为桥臂母线电流；ia、ib、ic为三相交流电流。

如图2所示，当短路保护电路检测到桥臂母线电流Ip突然增大到一定倍数额定电流时就认为发生桥臂直通故障，此时封锁所有IGBT的驱动，以消除故障，从而避免IGBT烧毁。

2.2 现有技术方案二的缺点

方案二的检测电路适用于单相小容量变换器中。对于三相变换器或者大容量变换器，由于桥臂母线电流Ip的额定电流较大，单相桥臂直通时，在IGBT损坏以前，桥臂母线电流Ip变化不太明显，不能施行有效保护。

3.小结：

综上所述，针对现有技术中过流保护电路的不足，为了解决大功率光伏逆变器的短路保护问题，提出一种检测灵敏度高，保护动作快，执行可靠的短路保护电路，成为亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中过流保护电路的不足，为了解决大功率光伏逆变器的短路保护问题，而提出一种检测灵敏度高，保护动作快，执行可靠的短路保护电路。

为实现上述目的，本实用新型公开如下技术方案：一种大功率光伏逆变器的短路保护电路，其包括大功率光伏逆变器、交流电流采样电路、信号调理电路、求绝对值与最大值电路，基准参考电压产生电路，电流阈值检测电路，光耦隔离电路，及DSP控制模块、开关管驱动模块；

其中，所述的大功率光伏逆变器包括多个IGBT开关管；