CN104184126B - 带旁路开关的Boost电路的快速保护方法和装置 - Google Patents

带旁路开关的Boost电路的快速保护方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种带旁路开关的Boost电路的快速保护方法，该电路包括Boost主电路和旁路开关，该方法包括：检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合；当所述旁路开关误闭合时，对所述Boost主电路中的功率开关管进行脉冲封锁，以实现在所述旁路开关误动作时，对所述Boost主电路进行快速保护。此外，本申请还公开了一种快速保护装置。

Description

带旁路开关的Boost电路的快速保护方法和装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及带旁路开关的Boost电路的快速保护方法和装置。
背景技术
带旁路开关的Boost电路广泛应用于逆变器、不间断电源等装置中，其拓扑结构如图1所示，包括Boost主电路和用于旁路Boost主电路的旁路开关K，其中，所述Boost主电路具有输入电容Cin、电感L、二极管D和输出电容Cout等元器件。
所述带旁路开关的Boost电路的工作原理为：当输入电压Uin低于设定值时，启动Boost主电路，并断开旁路开关K，此时Boost主电路会将Uin升压至Uout进行输出；当输入电压Uin不低于该设定值时，关闭Boost主电路，并闭合旁路开关K，此时Uout＝Uin。
但是，在实际应用时，旁路开关K可能会由于外界干扰或人为误操作而误动作，致使Boost主电路损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种带旁路开关的Boost电路的快速保护方法和装置，以实现在旁路开关误动作时，对Boost主电路进行快速保护。
一种带旁路开关的Boost电路的快速保护方法，该电路包括Boost主电路和旁路开关，该方法包括：
检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合；
当检测到所述旁路开关误闭合时，对所述Boost主电路中的功率开关管进行脉冲封锁。
其中，所述检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合，包括：检测所述Boost主电路的输入电压是否等于输出电压，若等于，则判定所述旁路开关误闭合。
其中，所述检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合，包括：检测电流是否反向流入所述Boost主电路中的输出电容，若电流反向流入所述输出电容，则判定所述旁路开关误闭合。
其中，所述检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合，包括：检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下带动辅助触点动作，若是，则判定所述旁路开关误闭合；其中所述旁路开关为带辅助触点的器件。
一种快速保护装置，应用于带旁路开关的Boost电路，该电路包括Boost主电路和旁路开关，该装置包括：
信息采集电路，用于获取所述带旁路开关的Boost电路的运行信息；
与所述信息采集电路相连的主控芯片，用于检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合；当检测到所述旁路开关误闭合时，对所述功率开关管进行脉冲封锁。
其中，所述信息采集电路包括：用于采样所述Boost主电路的输入电压的第一电压传感器，以及用于采样所述Boost主电路的输出电压的第二电压传感器；所述主控芯片为在检测到所述Boost主电路的输入电压等于输出电压时，判定所述旁路开关误闭合的芯片。
其中，所述信息采集电路为双向电流传感器，其中所述双向电流传感器用于采样流入所述Boost主电路中的输出电容的电流：所述主控芯片为在检测到所述电流反向流入所述输出电容时，判定所述旁路开关误闭合的芯片。
其中，所述旁路开关为带辅助触点的器件；所述信息采集电路为采集所述辅助触点的动作状态的电路；所述主控芯片为在检测到所述旁路开关在所述Boost主电路运行的情况下带动所述辅助触点动作时，判定所述旁路开关误闭合的芯片。
其中，所述旁路开关为继电器或接触器。
一种带旁路开关的Boost电路，包括上述任一种快速保护装置。
从上述的技术方案可以看出，考虑到因旁路开关误动作而导致的Boost主电路损坏，主要体现在，旁路开关在Boost主电路工作时误闭合，致使Boost主电路中的功率开关管直通。为解决该问题，本发明在检测到旁路开关误闭合时，立即封住Boost主电路中的功率开关管的脉冲波，使Boost主电路停止工作以避免损坏，该保护方法集故障检测、封波处理于一体，用时很短，实现了快速保护的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种带旁路开关的Boost电路结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种带旁路开关的Boost电路的快速保护方法流程图；
图3为带旁路开关的Boost电路在功率开关管导通时的能量流通路径示意图；
图4为带旁路开关的Boost电路在功率开关管关断时的能量流通路径示意图；
图5为本发明实施例公开的一种检测旁路开关是否在Boost主电路运行的情况下误闭合的方法流程图；
图6为本发明实施例公开的又一种检测旁路开关是否在Boost主电路运行的情况下误闭合的方法流程图；
图7为本发明实施例公开的又一种检测旁路开关是否在Boost主电路运行的情况下误闭合的方法流程图；
图8为本发明实施例公开的一种快速保护装置结构示意图；
图9为本发明实施例公开的双向电流传感器的安装位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，本发明实施例公开了一种带旁路开关的Boost电路(该电路包括Boost主电路和旁路开关)的快速保护方法，以实现在所述旁路开关误动作时，对所述Boost主电路进行快速保护，包括：
步骤201：检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合；当检测到所述旁路开关在所述Boost主电路运行的情况下误闭合时，进入步骤202，反之，返回步骤201；
步骤202：对所述Boost主电路中的功率开关管进行脉冲封锁。
对于图1示出的带旁路开关的Boost电路而言，通过给功率开关管Q脉冲即可启动Boost主电路，通过封住功率开关管Q的脉冲波即可关闭Boost主电路。在Boost主电路关闭的情况下，若旁路开关K误断开，则所述带旁路开关的Boost电路仅是停止工作，而不会造成损坏；而在Boost主电路工作的情况下，若旁路开关K误闭合，则会产生如下问题：
由于Boost主电路启动且旁路开关K断开时，存在Uout＞Uin(输入电压Uin即为直流电源的输出电压，输出电压Uout即为输出电容Cout两端电压)，因此，在旁路开关K误闭合时，输出电容Cout中的能量会通过旁路开关K灌给直流电源，令Uout＝Uin；同时：
1)在功率开关管Q导通时，输出电容Cout中的一部分能量还会通过旁路开关K、电感L、功率开关管Q流回到输出电容Cout，这期间，电感L承受电压为Uout，电感L中的电流迅速上升，对应的能量流通路径如图3中黑色加粗线所示；
2)在功率开关管Q关断时，电感L中的电流会通过二极管D、旁路开关K、电感L续流，这期间，电感L承受电压为0(二极管D的导通压降忽略不计)，电感L中的电流缓慢下降，对应的能量流通路径如图4中黑色加粗线所示；
所以，当Boost主电路正在工作而旁路开关K误闭合时，在一个开关周期内电感L所承受的伏秒值为正，电感L中的电流不断上升最终达到饱和电流，这时功率开关管Q直通，Boost主电路损坏。
由此可见，因旁路开关K误动作而导致的Boost主电路损坏，主要体现在， 旁路开关K在Boost电路工作时误闭合，致使Boost主电路中的功率开关管直通。为解决该问题，本实施例在检测到旁路开关K误闭合时，立即对Boost主电路中的功率开关管Q进行脉冲封锁(即封住功率开关管Q的脉冲波，简称封波)，使Boost主电路停止工作以避免损坏，该保护方法集故障检测、封波处理于一体，用时很短，实现了快速保护的目的。
其中，对于旁路开关K是否在Boost主电路运行的情况下发生了误闭合，其检测方法多样，下面本实施例择优提供其中的三种检测方法。
1)参见图5，检测旁路开关K是否在Boost主电路运行的情况下误闭合的方法，包括：
步骤501：检测Boost主电路的输入电压是否等于输出电压，若等于，进入步骤502；反之，返回步骤501；
步骤502：判定旁路开关K误闭合。
分析可知，当Boost主电路启动且旁路开关K断开时，存在Uout＞Uin，而当Boost主电路启动但旁路开关K误闭合时，会出现Uout＝Uin，因此，通过检测Uout与Uin是否相等，即可检测出旁路开关K是否存在误闭合。其中需要说明的是，由于旁路开关K误闭合时输出电压Uout会瞬间回落，因此该故障检测过程具有即时性，符合快速保护的要求。
2)参见图6，检测旁路开关K是否在Boost主电路运行的情况下误闭合的方法，包括：
步骤601：检测电流是否反向流入Boost主电路中的输出电容Cout，若电流反向流入输出电容Cout，进入步骤602；反之，返回步骤601；
步骤602：判定旁路开关K误闭合。
分析可知，当Boost主电路启动且旁路开关K断开时，直流电源中的能量通过Boost主电路灌给输出电容Cout，而当Boost主电路启动但旁路开关K误闭合时，输出电容Cout中的能量会通过旁路开关K灌给直流电源，因此，通过检测输出电容Cout的输入电流是否发生反向，即可检测出旁路开关K是否存在误闭合。其中需要说明的是，由于旁路开关K误闭合时所述输入电流会瞬间反向，因此该故障检测过程具有即时性，符合快速保护的要求。
3)参见图7，检测旁路开关K是否在Boost主电路运行的情况下误闭合的方法，包括：
步骤701：检测旁路开关K是否在Boost主电路运行的情况下带动辅助触点动作，其中旁路开关K为带辅助触点的器件；若是，进入步骤702；反之，返回步骤701；
步骤702：判定旁路开关K误闭合。
分析可知，导致Boost主电路损坏的原因在于，旁路开关K在Boost主电路工作时误闭合，因此在以带辅助触点的开关作为旁路开关K的情况下，由于旁路开关K工作时也会带动辅助触点动作，因此在Boost主电路工作时，一旦检测到所述辅助触点动作，即可判定旁路开关K发生了误闭合。其中需要说明的是，由于旁路开关K误闭合时会带动所述辅助触点同步动作，因此该故障检测过程具有即时性，符合快速保护的要求。
其中，带辅助触点的旁路开关K可采用继电器或接触器等。
参见图8，本发明实施例公开了一种快速保护装置，应用于图1示出的带旁路开关的Boost电路，该电路包括Boost主电路和旁路开关K，该装置包括：
信息采集电路81，用于获取Boost电路的运行信息；
与信息采集电路81相连的主控芯片82，用于检测旁路开关K是否在Boost主电路运行的情况下误闭合；当检测到旁路开关K误闭合时，对功率开关管Q进行脉冲封锁。
其中，信息采集电路81包括：用于采样Boost主电路的输入电压Uin的第一电压传感器，以及用于采样Boost主电路的输出电压Uout的第二电压传感器；对应的，主控芯片82为在检测到Boost主电路的输入电压Uin等于输出电压Uout时，判定旁路开关K误闭合的芯片。
或者，信息采集电路81可也采用双向电流传感器，其中所述双向电流传感器用于采样流入Boost主电路中的输出电容Cout的电流：对应的，主控芯片82为在检测到所述电流反向时，判定旁路开关K误闭合的芯片。其中，所述双向电流传感器在所述带旁路开关的Boost电路中的安装位置如图9所示。
或者，当旁路开关K为带辅助触点的器件时；信息采集电路81也可以是用于采集所述辅助触点的动作状态的电路；对应的，主控芯片82为在检测到旁路开关K在Boost主电路运行的情况下带动所述辅助触点动作时，判定旁 路开关K误闭合的芯片。其中，带辅助触点的旁路开关K可选用继电器或接触器等。
此外，本发明实施例还公开一种具有上述任一种快速保护装置的带旁路开关的Boost电路。
综上所述，考虑到因旁路开关误动作而导致的Boost主电路损坏，主要体现在，旁路开关在Boost主电路工作时误闭合，致使Boost主电路中的功率开关管直通。为解决该问题，本发明在检测到旁路开关误闭合时，立即封住Boost主电路中的功率开关管的脉冲波，使Boost主电路停止工作以避免损坏，该保护方法集故障检测、封波处理于一体，用时很短，实现了快速保护的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种带旁路开关的Boost电路的快速保护方法，该电路包括Boost主电路和旁路开关，其特征在于，该方法包括：
检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合；其中，当所述旁路开关在所述Boost主电路运行的情况下误闭合时，所述Boost主电路中的功率开关管直通，会造成所述Boost主电路损坏；
当检测到所述旁路开关误闭合时，对所述Boost主电路中的功率开关管进行脉冲封锁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合，包括：
检测所述Boost主电路的输入电压是否等于输出电压，若等于，则判定所述旁路开关误闭合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合，包括：
检测电流是否反向流入所述Boost主电路中的输出电容，若电流反向流入所述输出电容，则判定所述旁路开关误闭合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合，包括：
检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下带动辅助触点动作，若是，则判定所述旁路开关误闭合；其中所述旁路开关为带辅助触点的器件。
5.一种快速保护装置，应用于带旁路开关的Boost电路，该电路包括Boost主电路和旁路开关，其特征在于，该装置包括：
信息采集电路，用于获取所述带旁路开关的Boost电路的运行信息；
与所述信息采集电路相连的主控芯片，用于检测所述旁路开关是否在所述Boost主电路运行的情况下误闭合；当检测到所述旁路开关误闭合时，对所述Boost主电路中的功率开关管进行脉冲封锁；
其中，当所述旁路开关在所述Boost主电路运行的情况下误闭合时，所述Boost主电路中的功率开关管直通，会造成所述Boost主电路损坏。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信息采集电路包括：用于采样所述Boost主电路的输入电压的第一电压传感器，以及用于采样所述Boost主电路的输出电压的第二电压传感器；
所述主控芯片为在检测到所述Boost主电路的输入电压等于输出电压时，判定所述旁路开关误闭合的芯片。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信息采集电路为双向电流传感器，其中所述双向电流传感器用于采样流入所述Boost主电路中的输出电容的电流：
所述主控芯片为在检测到所述电流反向流入所述输出电容时，判定所述旁路开关误闭合的芯片。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述旁路开关为带辅助触点的器件；所述信息采集电路为采集所述辅助触点的动作状态的电路；
所述主控芯片为在检测到所述旁路开关在所述Boost主电路运行的情况下带动所述辅助触点动作时，判定所述旁路开关误闭合的芯片。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述旁路开关为继电器或接触器。
10.一种带旁路开关的Boost电路，包括权利要求5-9中任一项所述的快速保护装置。
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