CN108627728A - 储能逆变器短路识别电路 - Google Patents

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黄建亮
郑俊涛
冯高杰
苏岩
罗霆
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NICEST NEW ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD.
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Shenzhen Naisite Si Amperex Technology Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Abstract

本发明属于光伏储能逆变器的短路保护的技术领域，具体涉及一种储能逆变器短路识别电路；解决的技术问题为：提供一种能够准确检测出逆变器是否发生了短路故障，使得逆变器具有较高的工作稳定性的储能逆变器短路识别电路；采用的技术方案为：储能逆变器短路识别电路，包括NPN型三极管Q1、比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2和电容C1；本发明适用于光伏储能逆变器领域。

Description

储能逆变器短路识别电路
技术领域
本发明属于光伏储能逆变器的短路保护的技术领域，具体涉及一种储能逆变器短路识别电路。
背景技术
光伏储能逆变器短路保护的速度越快，安全性就会越高，对硬件设备损伤越小。短路保护技术的难点在于容易将接冲击性负载(如突接电源适配器或温度很低的灯泡等)引起的大电流和真正的短路电流混淆起来，以至于做出错误的判断。在逆变器处于工作状态带载冷的灯泡时，上电瞬间的状态与短路的状态基本相同，因此可能会误判断为短路保护。
为了在逆变器处于工作状态时既能保证逆变器在短路时以最快的速度保护，也要能够区分冷灯带载，目前一般采用以下两种控制方法：第一种方法是滞后短路保护，该方法可以避免逆变器在带载冷灯负载时进行错误的短路保护动作，但是在真正短路时，单纯的滞后短路保护会造成长时间的大电流，对人和硬件设备会造成损害；第二种方法是用单片机内部的模数转换电路采集逆变器的输出电流，直接进行短路保护，这种方法可能会使逆变器在带载冷灯负载时也做出短路保护的动作，从而降低逆变器的工作的稳定性。
此外，上述的两种方法均只能应用于逆变器完成启动处于正常工作状态的情况，当逆变器处于启动状态时，即使逆变器已经发生短路也不会产生大的工作电流，采用上述的两种方法均无法检测出逆变器是否发生了短路故障。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够准确检测出逆变器是否发生了短路故障，使得逆变器具有较高的工作稳定性的储能逆变器短路识别电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：储能逆变器短路识别电路，包括NPN型三极管Q1、比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2和电容C1，所述NPN型三极管Q1的基极与电流检测信号输入端A1相连，所述NPN型三极管Q1的集电极通过所述电阻R1与电源VCC相连，所述二极管D1的阳极与所述NPN型三极管Q1的集电极相连，所述二极管D1的阴极分别与所述二极管D2的阳极和所述电容C1的一端相连，所述二极管D2的阴极分别与所述电阻R3的一端和所述比较器U1的反相输入端相连，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R2与电源VCC相连，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R4接地，所述电阻R3的另一端、所述电容C1的另一端和所述NPN型三极管Q1的发射极均接地，所述比较器U1的输出端与MCU控制器的信号输入端B1相连。
优选地，所述比较器U1为LM393比较器。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明中，在储能逆变器电流检测低于设定电流阀值之前，NPN型三极管Q1的基极输入低电平，比较器U1的反相输入端的电压高于同相输入端的电压，比较器U1输出低电平，电容C1的两端电压与比较器U1的反相输入端的电压持平；在储能逆变器电流检测高于设定电流阀值之后，NPN型三极管Q1的基极输入方波信号，当电流检测信号输入端A1的输入信号为高电平时，NPN型三极管Q1导通，电容C1通过二极管D2向电阻R3放电，比较器U1的反相输入端电压逐渐下降；当电流检测信号输入端A1的输入信号为低电平时，NPN型三极管Q1截止，电源VCC通过电阻R1、二极管D1向电容C1充电，保证电阻R1的阻值大于电阻R3的阻值，电容C1的放电速率小于充电速率，经过电流检测信号输入端A1输入信号的几个高低电平变化后，比较器U1的反相输入端电压逐渐下降，在某一时刻，比较器U1的反相输入端的电平低于同相输入端的电平，使得比较器U1输出高电平，此时，MCU控制器的信号输入端B1的信号为高输入，则MCU控制器判断为短路状态，此种情况适用于储能逆变器短路大电流检测判断。而接冲击性负载(如突接电源适配器或温度很低的灯泡等)引起的大电流会使得电流检测信号输入端A1输入方波高电平持续时间远低于低电平，电容C1的放电速率与充电速率大致相同，比较器U1的反相输入端的电压下降速率减缓，当比较器U1的反相输入端的电压大于同相输入端的电压使得比较器U17的输出一直为低电平时，MCU控制器判断为正常工作状态。
本发明能够将在接冲击性负载(如突接电源适配器或温度很低的灯泡等)引起的大电流和真正的短路电流清晰地检测出来，以至于将正确的信号传输到MCU控制器，使得MCU控制器做出正确的判断，提高了逆变器的工作稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
图1为本发明实施例一提供的储能逆变器短路识别电路的电路原理图；
图2为本发明实施例一提供的储能逆变器短路识别电路的工作时序图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作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。
图1为本发明实施例一提供的储能逆变器短路识别电路的电路原理图，如图1所示，储能逆变器短路识别电路，包括NPN型三极管Q1、比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2和电容C1，所述NPN型三极管Q1的基极与电流检测信号输入端A1相连，所述NPN型三极管Q1的集电极通过所述电阻R1与电源VCC相连，所述二极管D1的阳极与所述NPN型三极管Q1的集电极相连，所述二极管D1的阴极分别与所述二极管D2的阳极和所述电容C1的一端相连，所述二极管D2的阴极分别与所述电阻R3的一端和所述比较器U1的反相输入端相连，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R2与电源VCC相连，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R4接地，所述电阻R3的另一端、所述电容C1的另一端和所述NPN型三极管Q1的发射极均接地，所述比较器U1的输出端与MCU控制器的信号输入端B1相连。
具体地，所述比较器U1可为LM393比较器。
图2为本发明实施例一提供的储能逆变器短路识别电路的工作时序图，在图2中，I_OUT表示电流检测信号输入端A1的输入信号，SD1表示比较器U1的反相输入端的电平信号，VREF表示比较器U1的同相输入端的电平信号，SD2表示比较器U1的输出电平信号。如图2所示：
T0～T1阶段：在储能逆变器电流检测低于设定电流阀值之前，NPN型三极管Q1的基极输入低电平，比较器U1的反相输入端的电压高于同相输入端的电压，比较器U1输出低电平，电容C1的两端电压与比较器U1的反相输入端的电压持平。
T1～T2阶段：在储能逆变器电流检测高于设定电流阀值之后，NPN型三极管Q1的基极输入方波信号，当电流检测信号输入端A1的输入信号为高电平时，NPN型三极管Q1导通，电容C1通过二极管D2向电阻R3放电，比较器U1的反相输入端电压逐渐下降；当电流检测信号输入端A1的输入信号为低电平时，NPN型三极管Q1截止，电源VCC通过电阻R1、二极管D1向电容C1充电，保证电阻R1的阻值大于电阻R3的阻值，电容C1的放电速率小于充电速率，经过电流检测信号输入端A1输入信号的几个高低电平变化后，比较器U1的反相输入端电压逐渐下降，在T2时刻，比较器U1的反相输入端的电平低于同相输入端的电平，使得比较器U1输出高电平，此时，MCU控制器的信号输入端B1的信号为高输入，则MCU控制器判断为短路状态，此种情况适用于储能逆变器短路大电流检测判断。而接冲击性负载(如突接电源适配器或温度很低的灯泡等)引起的大电流会使得电流检测信号输入端A1输入方波高电平持续时间远低于低电平，电容C1的放电速率与充电速率大致相同，比较器U1的反相输入端的电压下降速率减缓；在T1～T2判定的时间内，比较器U1的反相输入端的电压大于同相输入端的电压使得比较器U17的输出一直为低电平时，MCU控制器判断为正常工作状态。
本发明能够将在接冲击性负载(如突接电源适配器或温度很低的灯泡等)引起的大电流和真正的短路电流清晰地检测出来，以至于将正确的信号传输到MCU控制器，使得MCU控制器做出正确的判断，提高了逆变器的工作稳定性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.储能逆变器短路识别电路，其特征在于：包括NPN型三极管Q1、比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2和电容C1，所述NPN型三极管Q1的基极与电流检测信号输入端A1相连，所述NPN型三极管Q1的集电极通过所述电阻R1与电源VCC相连，所述二极管D1的阳极与所述NPN型三极管Q1的集电极相连，所述二极管D1的阴极分别与所述二极管D2的阳极和所述电容C1的一端相连，所述二极管D2的阴极分别与所述电阻R3的一端和所述比较器U1的反相输入端相连，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R2与电源VCC相连，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R4接地，所述电阻R3的另一端、所述电容C1的另一端和所述NPN型三极管Q1的发射极均接地，所述比较器U1的输出端与MCU控制器的信号输入端B1相连。
2.根据权利要求1所述的储能逆变器短路识别电路，其特征在于：所述比较器U1为LM393比较器。
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