[发明专利]一种模块化系统的保护电路

说明书

本申请实施例提供一种模块化系统的保护电路，用以在某个模块中的器件损坏时隔离故障模块，降低故障模块对其他模块的影响。模块化系统的保护电路包括模块化系统和第一保护电路。模块化系统包含并联的多个模块，每个模块包含一个多电平拓扑DC/DC变换器以及一个DC/AC变换器；每个模块中的DC/DC变换器的电位零点均通过中线与其他模块中的DC/DC变换器的电位零点连接；第一保护电路位于中线上，其第一端与第一DC/DC变换器中的第一半导体开关管和第二半导体开关管连接，第二端与第一DC/DC变换器中的第一电容和第二电容连接，用于在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种模块化系统的保护电路。

背景技术

逆变电源系统广泛应用于各种要求可靠供电的场合，如交流储能领域、通信电源领域等。逆变电源系统的结构可以如图1所示。其中，逆变电源通常具备三个功率端口，一个直流(电池)输入端口，一个光伏电池板(photo voltaics，PV)或者交流电源(alternatingcurrent，AC)输入端口以及一个交流输出端口。在该逆变电源系统中包含三个变换器：一、与直流输入端口连接的DC/DC变换器，用于将电池输出的直流电升压后转换为直流母线(BUS)的直流电；二、与PV/AC输入端口连接的变换器，该变换器用于将PV输出的直流电转换为直流母线(BUS)的直流电，或者将交流电源输出的交流电转换为直流母线(BUS)的直流电；三、与交流输出端口连接的DC/AC变换器，用于将直流母线(BUS)的直流电转换为交流电为负载提供连续、不间断的电力供应。

在图1所示的逆变电源系统中，在PV/AC变换器正常工作时，系统通常采用PV或交流电源为负载供电，即此时与电池连接的DC/DC变换器不工作；在PV或交流电源能量供应不足时，与电池连接的DC/DC变换器正常工作，从而达到负载的不间断供电需求。

在与电池连接的DC/DC变换器正常工作时，DC/DC变换器与DC/AC变换器可以视为将电池的直流电转换成为负载供电的交流电的供电系统。其中，该供电系统可以采用两电平拓扑，也可以采用多电平拓扑。例如，采用三电平拓扑时，该供电系统可以如图2所示。

仍以图2所示的供电系统为例，为了提升供电系统的功率以及提高供电系统的可靠性，可以采用多模块并联输出的方式。如图3所示，该供电系统包含多个模块。每个模块中，电池输出的直流电经过DC/DC变换器和DC/AC变换器转换成交流电输出至负载。此外，在DC/DC变换器的输出端，每个模块的电位零点通过中线与另一模块的电位零点连接。

具体地，在图3所示的供电系统中，DC/DC变换器可以采用三电平BOOST电路拓扑，DC/DC变换器的内部结构可以如图4所示。图4所示的DC/DC变换器的工作原理如下：当开关管Q1/Q2导通时，电感L1/L2开始储能；当开关管Q1/Q2关断后，电感L1/L2向电容C1/C2释放能量，使得C1/C2输出的电压维持在直流母线(BUS)的电压值。

在图4所示的DC/DC变换器中，当某个模块中的开关管损坏时，会对另一模块的正常工作产生影响。示例性地，如图5所示，当开关管Q1损坏时，由于输入电源的存在，模块1中的电流会沿着箭头所示的方向形成充电回路。在该充电回路中，模块2中的电容C4不断被充电。在电容C4的电压值超过某个阈值后，系统会判断模块2异常，进而将模块2的输出关闭。也就是说，某个模块中的开关管损坏会导致系统中的其他模块无法正常工作。

综上，亟需一种模块化系统的保护方案，从而在某个模块中的器件损坏时降低该模块对其他模块的影响。

发明内容

本申请实施例提供一种模块化系统的保护电路，用以在某个模块中的器件损坏时隔离故障模块，降低故障模块对其他模块的影响。