[发明专利]一种功率模块冗余取能电路及控制方法

权利要求书

1.一种功率模块冗余取能电路，所述功率模块包括至少一个功率半导体器件、第一电容C1、第一旁路开关K1；其特征在于：所述功率模块冗余取能电路包括第一稳压管VD1、第二稳压管VD2、第二开关K2、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2、电源板卡和控制板卡；所述第一稳压管VD1的阴极与第一电容C1的正极相连，阳极串入第一电阻R1后与第二电容C2的正极相连，第二电容C2的负极与第一电容C1的负极相连；所述第二稳压管VD2的阴极与第一电容C1的正极相连，阳极与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与第一电容C1的负极相连；所述第一旁路开关K1并联在功率模块的x1端子和x2端子之间；所述电源板卡从第一电容C1上获取能量，并向控制板卡提供电源以及向第二电容C2充电；所述控制板卡通过触发第二开关K2来控制第一旁路开关K1的合闸。

2.如权利要求1所述的功率模块冗余取能电路，其特征在于：所述电路还包括第三开关K3，其一端与第一稳压管VD1的阳极相连，另一端与第一电阻R1相连；所述第三开关K3在电源板卡不工作时处于闭合状态，在电源板卡正常工作时处于分断状态。

3.如权利要求1所述的功率模块冗余取能电路，所述电源板卡为隔离型电源板卡，所述隔离型电源板卡包含隔离变压器，变压器的原、副边电路不共地，其特征在于：所述功率模块冗余取能电路还包括第四开关K4，所述第四开关K4串联在第二电容C2负极与第一电容C1的负极之间，在电源板卡不工作时处于闭合状态，在电源板卡正常工作时处于分断状态。

4.如权利要求1所述的功率模块冗余取能电路，其特征在于：所述功率模块包含至少两个功率半导体器件，功率半导体器件为半桥连接形式。

5.如权利要求1所述的功率模块冗余取能电路，其特征在于：所述功率模块包含至少四个功率半导体器件，功率半导体器件为全桥连接形式。

6.如权利要求1所述的功率模块冗余取能电路，其特征在于：所述第一旁路开关K1具有合闸后机械保持功能，在断电后旁路开关能够保持合闸状态；所述第一旁路开关K1的合闸信号来自第二电容C2的放电。

7.如权利要求1-3任意一项所述的功率模块冗余取能电路，其特征在于：所述第二、三、四开关是机械开关、继电器或者电子开关；所述第二、三、四开关的触发信号来自电源板卡或控制板卡。

8.一种如权利要求2所述的一种功率模块冗余取能电路的控制方法，其特征在于：当功率模块启动、发生故障需要旁路时，包含如下步骤；

步骤1：初始状态为第一旁路开关K1分断，第二开关K2分断，第三开关K3闭合；

步骤2：功率模块中的第一电容C1开始充电；

步骤3：判断电源板卡是否工作正常；

步骤4：如电源板卡工作正常，则控制板卡发出合第二开关K2的指令，第二电容C2放电，触发第一旁路开关K1合闸；

步骤5：如电源板卡工作不正常，则第一电容C1继续充电；

步骤6：当电容电压达到第一稳压管VD1的第一阈值Vc1时，第一稳压管VD1击穿；

步骤7：第一电容C1通过第一稳压管VD1、第三开关K3、第一电阻R1为第二电容C2充电；

步骤8：第一电容C1继续充电，当第一电容C1上电容电压达到第二稳压管VD2的第二阈值Vc2时，第二稳压管VD2击穿；

步骤9：触发第二开关K2合闸，第二电容C2放电，触发第一旁路开关K1合闸。

9.一种如权利要求2所述的一种功率模块冗余取能电路的控制方法，其特征在于：当功率模块正常工作、发生故障需要旁路时，包含如下步骤；

步骤1：初始状态为第一旁路开关K1分断，第二开关K2分断，第三开关K3分断；

步骤2：检测到功率模块故障，闭锁所有开关模块的驱动命令；

步骤3：控制板卡发出合第二开关K2指令，触发第一旁路开关K1合闸；

步骤4：如合闸成功，则流程终止；若合闸不成功，则执行以下流程；

步骤5：第一电容C1继续充电，判断电源板卡工作是否正常，如电源板卡正常，当电容电压达到第二稳压管VD2的第二阈值Vc2时，第二稳压管VD2击穿；

步骤6：触发第二开关K2合闸，第二电容C2放电，触发第一旁路开关K1合闸；

步骤7：判断电源板卡工作不正常，闭合第三开关K3，第一电容C1继续充电，当电容电压达到第一稳压管VD1的第一阈值Vc1时，第一稳压管VD1击穿；

步骤8：第一电容C1继续充电，当电容电压达到第二稳压管VD2的第二阈值Vc2时，第二稳压管VD2击穿；

步骤9：触发第二开关K2合闸，第二电容C2放电，触发第一旁路开关K1合闸。