[实用新型]一种应用于直流母线系统的保护装置

说明书

本实用新型涉及一种应用于直流母线系统的保护装置，包括串联在逆变器直流母线和公共直流母线之间的预充软启电路、短路保护电路和保险丝；预充软启电路包括正极主开关和旁路开关，正极主开关和旁路开关并联后连接母线正极连线上；短路保护电路包括背对背串联于母线负极连线上的两组MOSFET、用于驱动MOSFET的驱动器件、连接在母线正极连线和母线负极连线之间并位于MOSFET一侧的第一电容、连接在母线正极连线和母线负极连线之间并位于MOSFET另一侧的的第二电容、并联在第一电容两端的第一二极管、并联在第二电容两端的第二二极管、第三电容和第三二极管，第三电容和第三二极管串联后并联在第一电容两端。本实用新型成本低、可靠性高、完成复杂度低。

技术领域

本实用新型属于电力电子变换器技术领域，主要应用于储能逆变器等行业，特别涉及了一种应用于直流母线系统的保护装置。

背景技术

逆变器的直流母线（PCS BUS，下文简称PBUS）一般是光伏面板和电池输出通过DC-DC变换形成，再由DC模块连接到公共直流母线（Main BUS，下文简称MBUS）上。一旦某台逆变器损坏导致母线短路，所有连接到公共直流母线的逆变器都会受到影响甚至损坏，因此在DC模块中需要集成针对直流母线的保护装置。

目前在光伏领域常用的直流短路保护方案还是保险丝和断路器保护，这依赖于光伏组件和锂电池电芯的本身特性。但此方案的响应速度受限于保险丝和断路器特性，保护的时间都在数十微秒级甚至毫秒级，即最快也需几十微秒切断，远远无法满足几微秒关断需求，且保护后需要断电重启甚至更换器件。还有利用电流检测装置及单片机的保护方案，该方案的成本和完成复杂度较高。

另外，还有一些利用MOSFET的短路保护电路。这些方案主要针对低压应用，高压应用下高电压尖峰问题非常严重。这些方案考虑到MOSFET的抗短路能力弱，或者受是关断电压尖峰的影响，选择了大幅降额使用MOSFET或者是降低关断速度来减缓关断尖峰的影响。前者增加了成本，后者削弱了性能。而有源钳位电路需要新增控制信号，需要MCU的参与，增加了完成复杂度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种成本低、可靠性高、完成复杂度低的应用于直流母线系统的保护装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种应用于直流母线系统的保护装置，所述直流母线系统包括逆变器直流母线和公共直流母线，所述逆变器直流母线的正极和所述公共直流母线的正极之间通过母线正极连线相连接，所述逆变器直流母线的负极和所述公共直流母线的负极之间通过母线负极连线相连接，所述应用于直流母线系统的保护装置包括串联在所述逆变器直流母线和所述公共直流母线之间的预充软启电路、短路保护电路和保险丝；

所述预充软启电路包括正极主开关和旁路开关，所述正极主开关和所述旁路开关并联后连接所述母线正极连线上；

所述短路保护电路包括背对背串联于所述母线负极连线上的两组MOSFET、用于驱动所述MOSFET的驱动器件、连接在所述母线正极连线和所述母线负极连线之间并位于所述MOSFET一侧的第一电容、连接在所述母线正极连线和所述母线负极连线之间并位于所述MOSFET另一侧的的第二电容、并联在所述第一电容两端的第一二极管、并联在所述第二电容两端的第二二极管、第三电容和第三二极管，所述第三电容和所述第三二极管串联后并联在所述第一电容两端。

所述预充软启电路还包括与所述旁路开关串联的第一电阻。

所述短路保护电路还包括第一开关和第二电阻，所述第一开关和所述第二电阻并联后连接在所述母线正极连线与所述第一电容之间。

每组MOSFET包括一个MOSFET管或多个并联的MOSFET管。

所述驱动器件包括带退饱和检测功能的驱动光耦。

所述保险丝包括串联在所述母线正极连线上的正极保险丝和串联在所述母线负极连线上的负极保险丝。