[发明专利]一种三电平逆变器开关电源的供电及保护电路

权利要求书

1.一种三电平逆变器开关电源的供电及保护电路，其特征在于，所述的开关电源应用于三电平逆变器，所述的供电及保护电路包括四个输入端、电阻均压单元、输入电压钳位单元、储能电容能量泄放单元。

2.根据权利1所述的四个输入端，其特征在于，所述的四个输入端包括输入端DC+、输入端N、输入端DC-、输入端VAC；所述的输入端DC+连接在三电平逆变器直侧流的正极，所述的输入端N连接在三电平逆变器直流侧两个串联的储能电容形成的中心点，同时连接交流电网的地线；所述的输入端DC-接在三电平逆变器直流侧的负极，所述的输入端VAC接在交流电网的相线。

3.根据权利1或2的所述的电阻均压单元，其特征在于，所述的电阻均压单元包括：电阻R4、电阻R9；所述电阻R4、R9均为1M/1W的碳膜电阻；所述电阻R4的第一端与所述输入端DC+相连接，所述电阻R4的第二端与所述电阻R9的第一端相连接，所述电阻R9的第二端与所述输入端DC-相连接；

所述电阻均压单元利用两个型号相同的电阻串联均压，每个电阻上分得的电压为逆变器直流侧电压的一半，由于在正常工作时，两个电阻等效于并接在两个储能电容的两端，使得三电平逆变器在正常工作时直流侧上两个串联的储能电容电压相等。

4.根据权利1或2所述的输入电压钳位单元，其特征在于,所述输入电压钳位单元包括熔断器F1、熔断器F2、共模扼流圈L4、滤波电感L5、滤波电感L7、压敏电阻MOV1，整流二极管D7、整流二极管D9；所述压敏电阻MOV1的第一端和所述共模扼流圈L4的第一端相连接，所述压敏电阻MOV1的第二端和共模扼流圈L4的第二端相连接，所述熔断器F1的第一端和输入端DC-相连接，所述熔断器F1的第二端和所述整流二极管D7的负极相连接，所述整流二极管D7的正极和所述共模扼流圈L4的第二端相连接，所述的共模扼流圈L4和所述输入端N相连接，所述的滤波电感L5第一端和所述输入端N相连接，所述滤波电感L5的第二端接地，所述的熔断器F2的第一端接输入端VAC，所述熔断器F2的第二端接接所述滤波电感L7的第一端，所述滤波电感的第二端接所述整流二极管D9的负极，所述整流二极管的正极接所述共模扼流圈的第二端，所述整流二极管D7和D9型号为1N4007，所述熔断器F1、F2型号为1A/400V，所述压敏电阻MOV1的型号为20D751K；

所述输入电压钳位单元，其特征在于，开关电源同时输入交流电和直流电，根据所述整流二极管D9和D7的开通状态，决定开关电源采用直流电供电，还是交流电供电；当逆变器系统上电时，所述二极管D7负极的电位大于正极的电位从而关断，所述二极管D9开通，开关电源采用交流电网上的电压供电，电流从所述输入端N输入到开关电源主电路后经过所述整流二极管D9和所述滤波电感L7和所述保险丝F2流回电网；所述F1、F2为保险丝，防止开关电源的电流过大造成安全威胁，提供严重故障保护；当逆变器稳定工作后，逆变器储能电容C1和C2充电至高压状态，所述二极管D7负极的电位小于正极的电位从而导通，所述二极管D9关断，开关电源采用储能电容上的直流电供电，电流从所述输入端N输入到开关电源后经过所述整流二极管D7再经过所述保险丝F1流回所述输入端DC-；所述MOV1为型号为20D751K的压敏电阻，作用是防止储能电容上的电压过大，可以在不同输入电压瞬态期间进行电压钳位，以便为输入元件提供保护并使开关管的峰值漏极电压维持在750V额定值以下；所述滤波电感L5单点接地，用于电源滤波。

5.根据权利1或2或3或4的储能电容能量泄放单元，其特征在于,所述电容能量泄放单元包括电阻R1、R2、R3、PNP型MOSFET管VL4、电阻R5、电容C8、15V的稳压管D2；所述电阻R1、R2、R3均为22K/2W的碳膜电阻，所述电阻R1的第一端接所述输入端DC+，所述电阻R1的第二端接所述电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端接所述MOSFET管VL4的漏极，所述MOSFET管VL4的漏极接所述输入端N，所述电阻R5的第一端和电容C8的第一端及15V稳压管D2的负极及MOSFET管VL4的栅极与所述电阻R4的第二端相连接，所述电阻R5的第二端和电容C8的第二端及15V稳压管D2的正极和输入端N相连接，所述电阻R5的阻值为100K欧，所述电容C8为100pF的陶瓷电容；所述储能电容能量泄放单元，在三电平逆变器正常工作的时候不工作，在三电平逆变器直流侧及电网突然掉电时，由于开关电源仍然在工作，此时，开关电源的工作保证了掉电后保护动作依然能可靠执行，提高了逆变器主系统的安全性；由于开关电源的工作消耗储能电容下电容的能量，使得储能电容下电容电压降低，致使上下两个储能电容上的电压不相等；由于输入端N与电网地线相连接，所述输入端N的电压为0，而此时所述分压电阻R4、R9的中点的电位不为零，当所述分压电阻R4、R9的中点电位和所述输入端N之间的电压大于15V时，所述稳压管D2被击穿，从而把所述MOSFET管VL4的栅-源极电压钳制在15V，使得所述MOSFET管VL4导通，为三电平逆变器直流侧的储能电容的能量提供泄放通路，使其在所述电阻R1、R2、R3上消耗能量，从而使储能电容能量释放；所述电阻R5和所述电容C6构成栅极滤波电路，所述电阻R5同时也是栅极电容的泄放电阻，起到保护所述MOSFET管VL4的作用。