CN108923420A - 一种三电平电源输出保护电路方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三电平电源输出保护电路，包括主电路，所述主电路连接端分别设有市电路和输出电路，所述市电路和输出电路与主电路连接处均设有第一保护开关，所述输出电路外侧通过传输线缆连接有平衡模块和负载均衡模块，所述平衡模块与负载均衡模块之间设有外接电路。本发明通过设有平衡模块和负载均衡模块，多个负载均衡模块检测输出电路负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块，平衡模块将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置进行提示，信号传输装置控制警报器报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路连接市电路关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备。

Description

一种三电平电源输出保护电路方法
技术领域
本发明涉及保护电路应用领域，特别涉及一种三电平电源输出保护电路方法。
背景技术
目前电气设备已经普片化，各项各业都在日益月新发展，从传统的手工页、机械化、半自动化、自动化发展到智能机器人。现在一些特定场所，如医院、数据采集、智能机器人等需要稳定电压与稳定频率供电状态，需保证输出波动小、稳定频率，保证其设备正常进行,同时个别地区与市场，其供电状态极不稳定，如朝鲜，其电压低至130V,频率30HZ状态,普通稳压电源以及不间断电源极易满足条件。
能源短缺和环境污染是人类当前面临的共同的世纪性难题。从20世纪80年代以来，以高压IGBT、IGCT为代表的性能优异的复合器件的发展引人注目，并在此基础上产生了很多新型的高压大容量变换拓扑结构，成为国内外学者和工业界研究的重要课题，使得传统上在大功率应用领域中占主导地位的SCR、GTO及其变换器结构受到强有力的挑战。在工业发达国家，兆瓦级的高压多电平逆变器已有产品大量投入市场，并应用于电力机车牵引、船舶电力推进、轧钢、造纸、油气田、无功补偿等高性能系统中。三电平逆变器的结构较简单，但是三电平电源输出的电压都比较宽，一般精度在±10％，频率是跟随市电(40-65Hz),其输出质量不满足要求，并且电路运行过程中发生不平衡的情况严重缩短设备的使用寿命，因此，发明一种三电平电源输出保护电路方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三电平电源输出保护电路方法，通过设有平衡模块和负载均衡模块，多个负载均衡模块检测输出电路负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块，平衡模块将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置进行提示，信号传输装置控制警报器报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路连接市电路关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备，以解决电路运行过程中发生不平衡的情况严重缩短设备的使用寿命的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三电平电源输出保护电路，包括主电路，所述主电路连接端分别设有市电路和输出电路，所述市电路和输出电路与主电路连接处均设有第一保护开关，所述输出电路外侧通过传输线缆连接有平衡模块和负载均衡模块，所述平衡模块与负载均衡模块之间设有外接电路，所述平衡模块输出端设有信号传输装置，所述信号传输装置连接端设有警报器，所述主电路外侧连接有IGBT半导体，所述IGBT半导体外侧连接有限流保护电路。
优选的，所述负载均衡模块数量设置为多个，多个所述负载均衡模块分别与平衡模块通过传输线缆连通。
优选的，所述外接电路与输出电路并联，所述外接电路上连接有第二保护开关和电阻。
优选的，所述信号传输装置包括CPU处理器、无线通信模块和数据存储模块，所述信号传输装置输出端设有电脑监控端。
优选的，本发明还提供了一种三电平电源输出保护电路：所述多个负载均衡模块检测输出电路负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块，平衡模块将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置进行提示，信号传输装置控制警报器报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路连接市电路关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备，在转换的过程中外接电路连通输出电路，使电阻与输出电路串联，减小了关断限流电阻，加快关断速度，对设备起到很好的保护效果。
优选的，所述IGBT半导体包括稳压二极管、发射极和门极，所述发射极和门极并联后反响串联稳压二极管，所述IGBT半导体用于保护主电路避免短路情况的发生。
优选的，所述限流保护电路包括三极管、第一保护电阻、第二保护电阻和稳压管，所述三极管和第一保护电阻均与主电路串联，所述第二保护电阻和稳压管串联后与三极管和第一保护电阻并联，所述限流保护电路外侧连接市电电源。
本发明的技术效果和优点：
1、通过设有平衡模块和负载均衡模块，多个负载均衡模块检测输出电路负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块，平衡模块将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置进行提示，信号传输装置控制警报器报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路连接市电路关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备；
2、通过设有外接电路，器件的开关速度影响了逆变器的速率，当限流电阻小时，电阻和门极时电容间常数就小,使门极信号达到深饱和矛通的幅值的时间就短；反之,则长,在硬开关的情况下，开关过渡过程时间的长短直接影响着系统的改率，因此在转换的过程中外接电路连通输出电路，使电阻与输出电路串联，减小了关断限流电阻，加快关断速度，对设备起到很好的保护效果。
3、通过设有保护电路，当电流小于设定值时，由第一保护电阻提供三极管的偏置电流，三极管饱和导通，对电流不起控制作用，当电流大于或等于设定值时，第一保护电阻上的压降增大，第一保护电阻上的压降与三极管结压的和接近第二保护电阻的压降，于是开始限制P通过的电流，这样就把电流限制在一定的水平，同时通过稳压管的工作，限流更为精确，起到对三电平电源的保护工作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的限流保护电路结构示意图；
图3为本发明的IGBT半导体工作流程图；
图中：1主电路、2市电路、3输出电路、4第一保护开关、5平衡模块、6负载均衡模块、7外接电路、71第二保护开关、72电阻、8信号传输装置、81警报器、9IGBT半导体、10限流保护电路、11三极管、12第一保护电阻、13第二保护电阻、14稳压管。
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。
实施例一：
本发明提供了如图1所示的一种三电平电源输出保护电路方法，包括主电路1，所述主电路1连接端分别设有市电路2和输出电路3，所述市电路2和输出电路3与主电路1连接处均设有第一保护开关4，所述输出电路3外侧通过传输线缆连接有平衡模块5和负载均衡模块6，所述平衡模块5与负载均衡模块6之间设有外接电路7，所述平衡模块5输出端设有信号传输装置8，所述信号传输装置8连接端设有警报器81，所述主电路1外侧连接有IGBT半导体9，所述IGBT半导体9外侧连接有限流保护电路10。
所述负载均衡模块6数量设置为多个，多个所述负载均衡模块6分别与平衡模块5通过传输线缆连通。
所述外接电路7与输出电路3并联，所述外接电路7上连接有第二保护开关71和电阻72。
所述信号传输装置8包括CPU处理器、无线通信模块和数据存储模块，所述信号传输装置8输出端设有电脑监控端。
本实施例的有益效果为：信号传输装置8接收信号并可以将信号传输至远程电脑监控端，工作人员可通过远程电脑监控端同时监控多个电路的工作情况，并可以进行远程操控。
实施例二：
多个负载均衡模块6检测输出电路3负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块5，平衡模块5将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置8进行提示，信号传输装置8控制警报器81报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路1连接市电路2关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备，在转换的过程中外接电路7连通输出电路3，使电阻72与输出电路3串联，减小了关断限流电阻，加快关断速度，对设备起到很好的保护效果。
实施例三，实施例二中多个负载均衡模块6检测输出电路3负载情况的具体检测方法为：
每个负载均衡模块6的标定工作电流值I1、I2、In、当前配电电路的纹波电流值d1，计算各个负载的电流动态回差值D，实时判断当前配电电路的总电流值是否达到设定限值，然后根据预设控制条件通过相应的负载开关控制器通过通讯的方式开启或关闭相应的负载；
其中，所述各个负载的电流动态回差值D满足函数D＝f(I1，d1)；
其具体的计算公式为：D＝I1+Di+k；
其中，D为电流动态回差值，I1为当前关闭的要恢复运行的负载的标定工作电流值，Di为当前关闭的要恢复运行的负载的理论回差值，k为常数；
需要说明的是，所述当前关闭的负载的理论回差值Di是指该负载在通电时的配电电路总电流值与该负载关闭时的配电电路总电流值的一个电流差值，其中k为常数，具体可以根据实际的配电电路中电流的波动情况来设定一个波动值。
实施例四，实施例二中外接电路7连通输出电路3的原理为：
器件的开关速度影响了逆变器的速率，当限流电阻小时，电阻和门极时电容间常数就小,使门极信号达到深饱和矛通的幅值的时间就短；反之,则长,在硬开关的情况下，开关过渡过程时间的长短直接影响着系统的改率，因此在转换的过程中外接电路7连通输出电路3，使电阻72与输出电路3串联，减小了关断限流电阻，加快关断速度，对设备起到很好的保护效果。
实施例五，:参照说明书附图图3：
所述IGBT半导体9包括稳压二极管、发射极和门极，所述发射极和门极并联后反响串联稳压二极管，所述IGBT半导体9用于保护主电路1避免短路情况的发生。
IGBT半导体9关断时加足够的负栅极电压；关当IGBT关断时，减小栅极电阻，驱动电路与IGBT发射极之间的连线要尽量短，以使栅极发射极电路电感尽可能小，采用延时2μS缓降栅压，再延时10μS封锁输入信号的方案，既保证了能有效排除偶然的短路信号引起保护电路动作，又保证了在发生严重的短路故障时，能及时地关断IGBT，防止器件损坏。
实施例六：
所述限流保护电路10包括三极管11、第一保护电阻12、第二保护电阻13和稳压管14，所述三极管11和第一保护电阻12均与主电路1串联，所述第二保护电阻13和稳压管14串联后与三极管11和第一保护电阻12并联，所述限流保护电路10外侧连接市电电源。
当电流小于设定值时，由第一保护电阻12提供三极管11的偏置电流，三极管11饱和导通，对电流不起控制作用，当电流大于或等于设定值时，第一保护电阻12上的压降增大，第一保护电阻12上的压降与三极管11结压的和接近第二保护电阻13的压降，于是开始限制P3通过的电流，这样就把电流限制在一定的水平，同时通过稳压管14的工作，限流更为精确，当电流没有超载时，三极管完全导通，当发生短路时，则将三极管完全关闭，起到对三电平电源的保护工作。
本发明工作原理：
参照说明书附图2：限流保护电路10外侧连接市电电源，当电流小于设定值时，由第一保护电阻12提供三极管11的偏置电流，三极管11饱和导通，对电流不起控制作用，当电流大于或等于设定值时，第一保护电阻12上的压降增大，第一保护电阻12上的压降与三极管11结压的和接近第二保护电阻13的压降，于是开始限制P3通过的电流，这样就把电流限制在一定的水平，同时通过稳压管14的工作，限流更为精确，当电流没有超载时，三极管完全导通，当发生短路时，则将三极管完全关闭，起到对三电平电源的保护工作；
参照说明书附图3：
IGBT半导体9关断时加足够的负栅极电压；关当IGBT关断时，减小栅极电阻，驱动电路与IGBT发射极之间的连线要尽量短，以使栅极发射极电路电感尽可能小，采用延时2μS缓降栅压，再延时10μS封锁输入信号的方案，既保证了能有效排除偶然的短路信号引起保护电路动作，又保证了在发生严重的短路故障时，能及时地关断IGBT，防止器件损坏；
参照说明书附图1：
多个负载均衡模块6检测输出电路3负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块5，平衡模块5将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置8进行提示，信号传输装置8控制警报器81报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路1连接市电路2关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备，在转换的过程中外接电路7连通输出电路3，使电阻72与输出电路3串联，减小了关断限流电阻，加快关断速度，对设备起到很好的保护效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三电平电源输出保护电路，包括主电路(1)，其特征在于：所述主电路(1)连接端分别设有市电路(2)和输出电路(3)，所述市电路(2)和输出电路(3)与主电路(1)连接处均设有第一保护开关(4)，所述输出电路(3)外侧通过传输线缆连接有平衡模块(5)和负载均衡模块(6)，所述平衡模块(5)与负载均衡模块(6)之间设有外接电路(7)，所述平衡模块(5)输出端设有信号传输装置(8)，所述信号传输装置(8)连接端设有警报器(81)，所述主电路(1)外侧连接有IGBT半导体(9)，所述IGBT半导体(9)外侧连接有限流保护电路(10)。
2.根据权利要求1所述的一种三电平电源输出保护电路，其特征在于：所述负载均衡模块(6)数量设置为多个，多个所述负载均衡模块(6)分别与平衡模块(5)通过传输线缆连通。
3.根据权利要求1所述的一种三电平电源输出保护电路，其特征在于：所述外接电路(7)与输出电路(3)并联，所述外接电路(7)上连接有第二保护开关(71)和电阻(72)。
4.根据权利要求1所述的一种三电平电源输出保护电路，其特征在于：所述信号传输装置(8)包括CPU处理器、无线通信模块和数据存储模块，所述信号传输装置(8)输出端设有电脑监控端。
5.根据权利要求1所述的一种三电平电源输出保护电路，其特征在于：所述多个负载均衡模块(6)检测输出电路(3)负载情况，并将检测数据实时传输至平衡模块(5)，平衡模块(5)将检测数据进行分析和对比，当严重不平衡会发出信号至信号传输装置(8)进行提示，信号传输装置(8)控制警报器(81)报警并将信号传输至电脑监控端提醒公司人员，同时将主电路(1)连接市电路(2)关输出功能，关闭工作模式，转入市电模式，保护设备，在转换的过程中外接电路(7)连通输出电路(3)，使电阻(72)与输出电路(3)串联，减小了关断限流电阻，加快关断速度，对设备起到很好的保护效果。
6.根据权利要求1所述的一种三电平电源输出保护电路，其特征在于：所述IGBT半导体(9)包括稳压二极管、发射极和门极，所述发射极和门极并联后反响串联稳压二极管，所述IGBT半导体(9)用于保护主电路(1)避免短路情况的发生。
7.根据权利要求1所述的一种三电平电源输出保护电路，其特征在于：所述限流保护电路(10)包括三极管(11)、第一保护电阻(12)、第二保护电阻(13)和稳压管(14)，所述三极管(11)和第一保护电阻(12)均与主电路(1)串联，所述第二保护电阻(13)和稳压管(14)串联后与三极管(11)和第一保护电阻(12)并联，所述限流保护电路(10)外侧连接市电电源。
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