CN109672329B - 一种模块化系统的保护电路 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种模块化系统的保护电路
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。
第一方面，本申请实施例提供一种模块化系统的保护电路，该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，多个模块中的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；其中，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，且第一保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第一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，第一保护电路的第二端与第一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第一DC/DC变换器在中线上输出的电流变化保持在预设区间范围内，以使第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，第一半导体开关管和第二半导体开关管的连接点为电位零点，第一电容和第二电容的连接点为电位零点。
采用上述方案，模块化系统包含并联的多个模块，每个模块包含一个DC/DC变换器及一个DC/AC变换器，每个DC/DC变换器的电位零点均通过中线与其他DC/DC变换器的电位零点连接。第一保护电位位于该中线上，且与第一DC/DC变换器中的半导体开关管和电容连接。当第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时，第一保护电路可以实现故障模块与其他模块之间的隔离。即，在第一DC/DC变换器出现异常、沿着中线的方向与其他DC/DC变换器形成充电回路时，可以通过第一保护电路切断该充电回路或者通过第一保护电路与该充电回路上的器件(例如母线电容)形成分压，避免通过该充电回路将其他DC/DC变换器中的器件(例如母线电容)充电至过高电压，影响其他器件的正常工作。
具体地，第一保护电路可用于在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使第一DC/DC变换器在中线上输出的电流保持在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏之前、其他模块正常工作时的区间范围内。
采用上述方案，可以在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时控制中线上的输出电流，使得该输出电流不对其他模块的正常工作产生影响。
在一种可能的设计中，该模块化系统的保护电路还可以包括与第一半导体开关管连接的第三半导体开关管以及与第一电容连接的第三电容。
进一步地，该模块化系统的保护电路还可以包括第二保护电路，第二保护电路的第一端与第一半导体开关管和第三半导体开关管连接，第二保护电路的第二端与第一电容和第三电容连接，用于在第一半导体开关管和/或第三半导体开关管损坏时使多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
采用上述方案，第二保护电路可以在第一半导体开关管和/或第三半导体开关管损坏时对多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器进行保护，使得多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器可以继续工作。
在一种可能的设计中，该模块化系统的保护电路还可以包括与第二半导体开关管连接的第四半导体开关管以及与第二电容连接的第四电容。
进一步地，该模块化系统的保护电路还可以包括第三保护电路，第三保护电路的第一端与第四半导体开关管和第二半导体开关管连接，第三保护电路的第二端与第四电容和第二电容连接，用于在第四半导体开关管和/或第二半导体开关管损坏时使多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
采用上述方案，第三保护电路可以在第四半导体开关管和/或第二半导体开关管损坏时对多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器进行保护，使得多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器可以继续工作。
在第一方面提供的模块化系统的保护电路中，第一保护电路可以为隔直电容。
采用上述方案，在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时，隔直电容可以在沿着中线方向形成的充电回路中与其他模块中的母线电容分压，因而其他模块中的母线电容不会被充电至较高的电压值。也就是说，第一保护电路可以隔离故障模块，降低故障模块对其他模块的影响。
在第一方面提供的模块化系统的保护电路中，第一保护电路可以包含检测模块以及与检测模块连接的第五半导体开关管，检测模块用于检测第一电容或第二电容的电压，第五半导体开关管用于在检测模块检测到第一电容或第二电容的电压异常时关断。
具体实现时，检测模块与第一电容并联或者检测模块与第二电容并联，第五半导体开关管的第一端与第一半导体开关管和第二半导体开关管连接，第五半导体开关管的第二端与第一电容和第二电容连接。
采用上述方案，在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时，可以在检测模块检测到第一电容或第二电容的电压异常时，通过第五半导体开关管切断该充电回路，避免第一DC/DC变换器对其他模块的工作产生影响，使得第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他模块仍可以正常工作。
在一种可能的设计中，模块化系统的保护电路还可以包括第四保护电路。第四保护电路位于中线上，且第四保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第二DC/DC变换器中的第六半导体开关管和第七半导体开关管连接，第四保护电路的第二端与第二DC/DC变换器中的第五电容和第六电容连接，用于在第二DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使多个DC/DC变换器中除第二DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，第六半导体开关管和第七半导体开关管的连接点为电位零点，第五电容和第六电容的连接点为电位零点。
采用上述方案，可以在第二DC/DC变换器中的半导体开关管发生损坏时隔离故障模块，降低故障模块对其他模块的影响。
第二方面，本申请实施例提供一种逆变电源系统，包括：并联的多个模块以及第一保护电路。多个模块中的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；其中，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，且第一保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第一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，第一保护电路的第二端与第一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第一DC/DC变换器在中线上输出的电流变化保持在预设区间范围内，以使第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，第一半导体开关管和第二半导体开关管的连接点为电位零点，第一电容和第二电容的连接点为电位零点。
附图说明
图1为现有技术提供的一种逆变电源系统的结构示意图；
图2为现有技术提供的一种供电系统的结构示意图；
图3为现有技术提供的一种多模块并联输出的供电系统的结构示意图；
图4为现有技术提供的一种DC/DC变换器的结构示意图；
图5为现有技术提供的另一种DC/DC变换器的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种模块化系统的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种模块化系统的保护电路的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的第一种第一DC/DC变换器的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的第二种第一DC/DC变换器的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的第三种第一DC/DC变换器的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的第四种第一DC/DC变换器的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的第五种第一DC/DC变换器的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的第六种第一DC/DC变换器的结构示意图。
具体实施方式
基于背景技术中提出的问题，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。
需要说明的是，本申请中所涉及的多个，是指两个或两个以上。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
下面，以图6为例对本申请实施例的应用场景进行简单介绍。
本申请实施例可应用于图6所示的模块化系统中。如图6所示，该模块化系统包含并联的多个模块，多个模块中的每个模块均包含一个多电平拓扑DC/DC变换器以及一个DC/AC变换器；其中，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。
其中，将DC/DC变换器的电位零点通过中线连接起来，可以实现多个模块共地，以便模块化系统获得更好的性能。
需要说明的是，本申请实施例仅限定每个模块中的DC/DC变换器为多电平拓扑结构，对模块中的DC/AC变换器是两电平拓扑结构还是多电平拓扑结构并不做具体限定。在图6所示的模块化系统中，DC/AC变换器的输出端以两电平输出为例进行示例，实际实现时，对模块中的DC/AC变换器的输出电平的数量不做具体限定。
示例性地，DC/DC变换器的电位零点通过中线连接的具体方式可以如图4所示。在图4中，中线用于连接模块1的电位零点和模块2的电位零点。在模块1中，Q1和Q2的连接点、C1和C2的连接点均为电位零点；在模块2中，Q3和Q4的连接点、C3和C4的连接点均为电位零点。因此，在图4中，中线依次经过Q1和Q2的连接点、C1和C2的连接点、Q3和Q4的连接点、C3和C4的连接点。
其中，L1、L2、D1、D2、Q1和Q2可以组成开关电路，C1和C2可以组成整流输出电路。
在图6所示的模块化系统中，若某个模块中的半导体开关管损坏，会沿着中线的方向形成充电回路，进而对其他模块的正常工作造成影响。
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。
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
参见图7，为本申请实施例提供的一种模块化系统的保护电路。该模块化系统的保护电路700包括模块化系统701和第一保护电路702。
模块化系统701，模块化系统701包含并联的多个模块，多个模块中的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；其中，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702，位于中线上，且第一保护电路702的第一端与多个DC/DC变换器中的第一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，第一保护电路702的第二端与第一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多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，第一半导体开关管和第二半导体开关管的连接点为电位零点，第一电容和第二电容的连接点为电位零点。
此外，第一保护电路可以在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使第一DC/DC变换器在中线上输出的电流保持在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏之前、其他模块正常工作时的区间范围内。在所述第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使所述第一DC/DC变换器在所述中线上输出的电流变化保持在预设区间范围内，以使所述第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
其中，关于该区间范围可以有如下两种理解：第一种，若加入第一保护电路后，在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时第一DC/DC变换器在中线上输出的电流仍为零，则该半导体开关管的损坏未对其他DC/DC变换器产生影响，可以认为该电流满足该区间范围；第二种，若加入第一保护电路后，在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时第一DC/DC变换器在中线上输出的电流较小时，该电流不至将其他模块中的母线电容充电至过大的电压值，从而不至影响其他模块的正常工作，则也可以认为该电流满足该区间范围。
需要说明的是，在本申请实施例的描述中，半导体开关管损坏是指该半导体开关管处于常导通状态，即该半导体开关管无法断开，一直处于导通状态。半导体开关管可以有多类型。例如，半导体开关管可以是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)，也可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)，也可以是其他类型的晶体管。
此外，本申请实施例中，模块化系统701可以是开关电源系统。模块化系统中的多个模块，可以采用同一个直流电源作为输入，也可以分别采用多个直流电源作为输入，本申请对此不做具体限定。在后面的示例中，均以多个模块采用同一个直流电源作为输入的方式为例进行说明。
在模块化系统的保护电路700中，第一保护电路702用于在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时对多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器进行保护。具体实现时，第一保护电路702可位于第一DC/DC变换器中，且第一保护电路702的第一端与第一半导体开关管和第二半导体开关管连接，第二端与第一电容和第二电容连接，且第一半导体开关管和第二半导体开关管的连接点为电位零点、第一电容和第二电容的连接点为电位零点。
示例性地，假设图4所示的模块一中的DC/DC变换器为第一DC/DC变换器，则第一保护电路702在第一DC/DC变换器中的位置可以如图8所示。
示例性地，若第一DC/DC变换器采用五电平拓扑结构，则第一保护电路702在第一DC/DC变换器中的位置可以如图9所示。
需要说明的是，在图8、图9以及后续附图的示例中，半导体开关管Q1、Q2以及D1、D2在具体实现时均可以采用MOS管或IGBT实现，可以采用IGBT和二极管并联实现，也可以采用MOS管和IGBT并联实现。当采用上述并联实现方式时，可以减小第一DC/DC变换器的导通损耗。本申请实施例中对DC/DC变换器以及DC/AC变换器中的半导体开关管的实现方式不做具体限定。
此外，在图8和图9中，第一DC/DC变换器的结构仅为一种示意，实际实现时，第一DC/DC变换器也可以采用业界公知的其他结构。本申请是实施例仅限定第一保护电路702位于第一DC/DC变换器中的中线上即可。
实际实现时，第一保护电路可以采用多种实现方式。下面列举其中两种。
第一种实现方式
在第一种实现方式中，第一保护电路702可以为隔直电容。其中，该隔直电容可以是无极性的薄膜类电容，也可以是带极性的电解电容。本申请实施例中对隔直电容的种类不做具体限定。
假设图4所示的模块一中的DC/DC变换器为第一DC/DC变换器、第一DC/DC变换器中的第一保护电路为隔直电容，则图4所示的第一DC/DC变换器可以如图10所示。在图10所示的第一DC/DC变换器中，若Q1损坏，会沿着中线上箭头所示方向形成充电回路。由于隔直电容C5的存在，在该充电回路中，C5与C4串联分压，因而在充电回路中加入隔直电容C5后，模块2中的电容C4充电后的电压值与未加入隔直电容C5相比有所减小。也就是说，在第一DC/DC变换器中加入隔直电容后，其他模块中的电容的充电电压值得以减小，从而降低第一DC/DC变换器对其他模块的影响，使得第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他模块仍可以正常工作。
在上述示例中，Q1损坏后，除了沿着中线上箭头所示方向形成充电回路之外，还会形成沿着Q1、C5、C2和L2方向的充电回路。在该充电回路中，C5与C2串联分压。根据电容阻抗公式Zc＝1/jwc可知，电容容量越小，在串联回路中分压越高。因此，为了保护电容C2不致过压损坏，C5的电容值可以不大于C2的电容值。
需要说明的是，本申请实施例中对隔直电容的电容值可以不做具体限定，无论隔直电容的电容值为多少，其在充电回路中均可以起到串联分压的作用，使得由于半导体开关管损坏形成的充电回路不致造成其他模块中的电容的电压值过大、进而造成其他模块无法正常工作。
第二种实现方式
在第二种实现方式中，第一保护电路702可以包含检测模块以及与检测模块连接的第五半导体开关管，检测模块用于检测第一电容或第二电容的电压，第五半导体开关管用于在检测模块检测到第一电容或第二电容的电压异常时关断。
其中，检测模块可以与第一电容并联也可以与第二电容并联，第五半导体开关管的第一端与第一半导体开关管和第二半导体开关管连接，第五半导体开关管的第二端与第一电容和第二电容连接。检测模块与第一电容并联时，该检测模块用于检测第一电容的电压；检测模块与第二电容并联时，该检测模块用于检测第二电容的电压。
仍以图4所示的第一DC/DC变换器为例。其中C1可以视为第一电容，C2可以视为第二电容。若第一保护电路702包含检测模块以及第五半导体开关管，则图4所示的第一DC/DC变换器可以如图11所示。在图11所示的第一DC/DC变换器中，以检测模块检测第一电容的电压值为例进行示意，若Q1损坏，则C1的电压值会逐渐减小直至为0，而C2的电压会逐渐升高。若检测模块检测到C1的电压值逐渐减小或者降低至某个阈值以下，则检测模块判断第一电容的电压异常，此时第五半导体开关管关断，那么就不会形成图10中沿箭头所示方向的充电回路。通过第五半导体开关管切断该充电回路，可以避免第一DC/DC变换器对其他模块的工作产生影响，使得第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他模块仍可以正常工作。
当然，在上述示例中，检测模块也可以检测第二电容的电压值，在第二电容的电压值逐渐升高或者升高至某个阈值以上时，判断第二电容的电压异常，从而通过关断第五半导体开关管来切断充电回路。
此外，在第二种实现方式中，第五半导体开关管也可以替换为继电器、双向可控硅(silicon controlled rectifier，SCR)开关管等可以控制其通断的器件，这些器件实现的功能与第五半导体开关管实现的功能相同，此处不再赘述。
应理解，本申请实施例对第一保护电路702的实现方式不做具体限定，以上两种实现方式仅为示例。只要该第一保护电路702可在第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时对其他DC/DC变换器进行保护即可。
此外，若第一DC/DC变换器采用三电平拓扑结构之外的多电平拓扑结构，例如五电平拓扑结构、七电平拓扑结构等，那么，模块化系统的保护电路700中还可以包括与所述第一半导体开关管连接的第三半导体开关管以及与所述第一电容连接的第三电容。
进一步地，该模块化系统的保护电路700中还可以包含第二保护电路，第二保护电路的第一端与第一半导体开关管和第三半导体开关管连接，第二保护电路的第二端与第一电容和第三电容连接，用于在第一半导体开关管和/或第三半导体开关管损坏时使多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
示例性地，在图9所示的第一DC/DC变换器中，Q2为第一半导体开关管、Q3为第二半导体开关管、C2为第一电容、C3为第二电容，那么第二保护电路可以设置在Q1、Q3的连接点与C1、C2的连接点之间的线路上，此时Q1可视为第三半导体开关管、C1可视为第三电容。在Q1或Q2损坏时，第二保护电路可以对系统中的其他DC/DC变换器进行保护。
此外，若第一DC/DC变换器采用三电平拓扑结构之外的多电平拓扑结构，例如五电平拓扑结构、七电平拓扑结构等，那么，模块化系统的保护电路700中还可以包括与第二半导体开关管连接的第四半导体开关管以及与第二电容连接的第四电容。
进一步地，该模块化系统的保护电路700中还可以包含第三保护电路，第三保护电路的第一端与第四半导体开关管和第二半导体开关管连接，第三保护电路的第二端与第四电容和第二电容连接，用于在第四半导体开关管和/或第二半导体开关管损坏时使多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
示例性地，在图9所示的第一DC/DC变换器中，Q2为第一半导体开关管、Q3为第二半导体开关管、C2为第一电容、C3为第二电容，那么第三保护电路可以设置在Q3、Q4的连接点与C3、C4的连接点之间的线路上，此时Q4可视为第四半导体开关管、C4可视为第四电容。在Q3或Q4损坏时，第三保护电路可以对系统中的其他DC/DC变换器进行保护。
此外，本申请实施例中，第二保护电路和第三保护电路的具体实现方式与第一保护电路702的具体实现方式类似，此处不再赘述。
结合以上描述，在图9所示的第一DC/DC变换器中设置第二保护电路和第三保护电路后，图9所示的第一DC/DC变换器可以如图12所示。
当然，图9所示的第一DC/DC变换器采用五电平拓扑，实际实现时，若第一DC/DC变换器采用七电平拓扑或者九电平拓扑等拓扑结构，第一DC/DC变换器中还可以设置更多数量的保护电路，从而在不同的半导体开关管损坏时都能对第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器起到保护作用。
此外，模块化系统的保护电路700中还可以包括第四保护电路，该第四保护电路位于中线上，且第四保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第二DC/DC变换器中的第六半导体开关管和第七半导体开关管连接，第四保护电路的第二端与第二DC/DC变换器中的第五电容和第六电容连接，用于在第二DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使多个DC/DC变换器中除第二DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，第六半导体开关管和第七半导体开关管的连接点为电位零点，第五电容和第六电容的连接点为电位零点。
也就是说，除了在第一DC/DC变换器中设置保护电路之外，还可以在其他DC/DC变换器(例如第二DC/DC变换器)中设置保护电路，从而使得第二DC/DC变换器中的半导体开关管发生损坏时对其他DC/DC变换器进行保护，降低该故障模块对其他模块的影响。
示例性地，对于图4所示的DC/DC变换器，假设模块一中的DC/DC变换器为第一DC/DC变换器、模块二中的DC/DC变换器为第二DC/DC变换器，则在第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器中分别设置第一保护电路和第四保护电路后，可以如图13所示。
更为一般地，我们可以针对模块化系统中的每个DC/DC变换器均设置保护电路，从而提高各个模块之间的隔离度，在系统中的半导体开关管发生损坏时降低模块之间的影响，避免出现系统无法正常工作的现象。
本申请实施例中，模块化系统包含并联的多个模块，每个模块包含一个DC/DC变换器及一个DC/AC变换器，每个DC/DC变换器的电位零点均通过中线与其他DC/DC变换器的电位零点连接。第一保护电位位于该中线上，且与第一DC/DC变换器中的半导体开关管和电容连接。当第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时，第一保护电路可以实现故障模块与其他模块之间的隔离。即，在第一DC/DC变换器出现异常、沿着中线的方向与其他DC/DC变换器形成充电回路时，可以通过第一保护电路切断该充电回路或者通过第一保护电路与该充电回路上的器件(例如母线电容)形成分压，避免通过该充电回路将其他DC/DC变换器中的器件(例如母线电容)充电至过高电压，影响其他器件的正常工作。
此外，本申请实施例还提供一种逆变电源系统，包括并联的多个模块和第一保护电路。其中，多个模块中的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；其中，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，且第一保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第一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，第一保护电路的第二端与第一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多个DC/DC变换器中除第一DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，第一半导体开关管和第二半导体开关管的连接点为电位零点，第一电容和第二电容的连接点为电位零点。
该逆变电源系统的具体结构可参照模块化系统的保护电路700，此处不再赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种模块化系统的保护电路，其特征在于，包括：
模块化系统，所述模块化系统包含并联的多个模块，所述多个模块中的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；其中，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，位于所述中线上，且所述第一保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第一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，所述第一保护电路的第二端与所述第一DC/DC变换器中的第一电容和第二电容连接，用于在所述第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使所述第一DC/DC变换器在所述中线上输出的电流变化保持在预设区间范围内，以使所述第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管的连接点为电位零点，所述第一电容和所述第二电容的连接点为电位零点。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：与所述第一半导体开关管连接的第三半导体开关管以及与所述第一电容连接的第三电容。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：
第二保护电路，所述第二保护电路的第一端与所述第一半导体开关管和所述第三半导体开关管连接，所述第二保护电路的第二端与所述第一电容和所述第三电容连接，用于在所述第一半导体开关管和/或所述第三半导体开关管损坏时使所述其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
4.如权利要求1～3任一项所述的电路，其特征在于，还包括：与所述第二半导体开关管连接的第四半导体开关管以及与所述第二电容连接的第四电容。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，还包括：
第三保护电路，所述第三保护电路的第一端与所述第四半导体开关管和所述第二半导体开关管连接，所述第三保护电路的第二端与所述第四电容和所述第二电容连接，用于在所述第四半导体开关管和/或所述第二半导体开关管损坏时使所述其他DC/DC变换器维持在继续工作状态。
6.如权利要求1～3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一保护电路为隔直电容。
7.如权利要求1～3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一保护电路包含检测模块以及与所述检测模块连接的第五半导体开关管，所述检测模块用于检测所述第一电容或所述第二电容的电压，所述第五半导体开关管用于在所述检测模块检测到所述第一电容或所述第二电容的电压异常时关断。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述检测模块与所述第一电容并联或者所述检测模块与所述第二电容并联，所述第五半导体开关管的第一端与所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管连接，所述第五半导体开关管的第二端与所述第一电容和所述第二电容连接。
9.如权利要求1～3任一项所述的电路，其特征在于，还包括：
第四保护电路，位于所述中线上，且所述第四保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第二DC/DC变换器中的第六半导体开关管和第七半导体开关管连接，所述第四保护电路的第二端与所述第二DC/DC变换器中的第五电容和第六电容连接，用于在所述第二DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使所述多个DC/DC变换器中除所述第二DC/DC变换器之外的其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，所述第六半导体开关管和所述第七半导体开关管的连接点为电位零点，所述第五电容和所述第六电容的连接点为电位零点。
10.一种逆变电源系统，其特征在于，包括：
并联的多个模块，所述多个模块中的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；其中，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，位于所述中线上，且所述第一保护电路的第一端与多个DC/DC变换器中的第一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，所述第一保护电路的第二端与所述第一DC/DC变换器中的第一电容和第二电容连接，用于在所述第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时使所述第一DC/DC变换器在所述中线上输出的电流变化保持在预设区间范围内，以使所述第一DC/DC变换器中的半导体开关管损坏时其他DC/DC变换器维持在继续工作状态；其中，所述第一半导体开关管和所述第二半导体开关管的连接点为电位零点，所述第一电容和所述第二电容的连接点为电位零点。
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