CN110380394A - 直流母线过压保护电路、以及变频器和空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了直流母线过压保护电路、以及变频器和空调器，其中所述直流母线过压保护电路包括连接在正、负极直流母线之间的旁通电路，所述旁通电路包括旁通开关和检测模块；所述旁通开关连接在正、负极直流母线之间、用于泄放电流降低母线电压；所述检测模块用于检测所述母线电压，当所述母线电压超过阈值时控制所述旁通开关导通。本发明利用晶闸管可以在高电压、大电流的条件下工作的特点，作为直流母线过压保护电路的旁通开关，有效的避免了电压过高损坏主回路的风险，起到了直流母线过压保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及电路保护领域，尤其涉及一种直流母线过压保护电路、以及变频器和空调器。
背景技术
随着社会的发展，电气设备广泛应用于工业生产中，由于工业生产环境复杂，电气设备常常受到外界干扰而无法正常工作甚至损坏。其中高电压冲击是比较普遍的一种干扰，电气设备在高电压的冲击下很容易损坏。所以对电气设备的过电压保护是尤为重要的，现阶段人们对于过电压保护提出了很多措施，发明了很多过电压保护电路，但大多都存在着电路结构复杂、应用成本过高等问题。
因此，如何解决过电压保护电路的电路结构复杂、应用成本过高是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中过电压保护电路的电路结构复杂、应用成本过高的技术问题，本发明提出了一种直流母线过压保护电路、以及变频器和空调器。
本发明提出一种直流母线过压保护电路，包括连接在正、负极直流母线之间的旁通电路，所述旁通电路包括旁通开关和检测模块；
所述旁通开关连接在正、负极直流母线之间、用于泄放电流降低母线电压；
所述检测模块用于检测所述母线电压，当所述母线电压超过阈值时控制所述旁通开关导通。
优选地，所述旁通开关采用晶闸管，所述晶闸管的门极连接所述检测模块。
优选地，所述旁通电路包括并联的正向旁通电路和反向旁通电路，所述正、反向旁通电路采用相同电路结构；
所述正向旁通电路中包括第十晶闸管D10，其阳极连接所述正极直流母线、其阴极连接所述负极直流母线；
所述反向旁通电路中包括第九晶闸管D9，其阳极连接所述负极直流母线、其阴极连接所述正极直流母线。
优选地，所述检测模块包括分压支路和触发支路，
所述分压支路用以对所述母线电压进行分压，并通过分压支路输出端输出分压电压；
所述触发支路连接在分压支路输出端与所述晶闸管的门极之间，在所述母线电压超过阈值时导通、并进一步触发所述晶闸管导通。
优选地，所述分压支路包括依次串联在正、负极直流母线之间的二极管和两个分压电阻；两个分压电阻的接点为所述分压支路输出端。
优选地，所述触发支路包括击穿二极管。
优选地，所述正、负极直流母线之间串联第四电阻R4和第二电容C2。
优选地，所述的直流母线过压保护电路的正极直流母线或负极直流母线上串联限流电阻R8。
本发明还提出一种变频器，包括依次连接的整流模块，正、负极直流母线，直流稳压电容组，逆变器，所述正、负极直流母线之间连接如权利要求1至8任一项所述的直流母线过压保护电路。
本发明还提出一种空调器，所述空调器采用上述的变频器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的直流母线过压保护电路结构简单、器件少、成本低，可靠性高，利用晶闸管可以在高电压、大电流的条件下工作的特点，作为直流母线过压保护电路的旁通开关，有效的避免了电压过高损坏主回路的风险，起到了直流母线过压保护作用。
附图说明
图1为直流母线过压保护电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的原理及实施例。
本发明针对过压保护电路存在的电路结构复杂、应用成本过高等问题，提出了一种直流母线过压保护电路，该电路包括连接在正、负极直流母线之间的旁通电路，所述旁通电路包括旁通开关和检测模块；所述旁通开关连接在正、负极直流母线之间、用于泄放电流降低母线电压；所述检测模块用于检测所述母线电压，当所述母线电压超过阈值时控制所述旁通开关导通。
晶闸管作为一种大功率开关型半导体器件，成本低廉，应用十分广泛。晶闸管可以在高电压、大电流的条件下工作，本发明利用晶闸管的这一特点，在直流母线过压保护电路中选用晶闸管作为旁通开关，该过压保护电路可以在主回路出现高电压、大电流超过阈值时，晶闸管支路被导通从而旁通掉主回路，避免了主回路由于电压过高而损坏，最终达到保护主回路的作用。
该直流母线过压保护电路可应用于变频器的功率模块电路上。如图1所示，该电路包括正向旁通电路2、反向旁通电路1和变频器的功率模块电路3，变频器的功率模块电路3包括依次连接的整流模块，正、负极直流母线，直流稳压电容组和逆变器。图中DC+和DC-是电源的正极和负极，反向旁通电路1和正向旁通电路2并联在变频器的功率模块电路3的主回路上，正向旁通电路2可以对超过电源正向电压600V的电压进行控制，反向旁通电路1可以对超过电源反向电压600V的电压进行控制。
反向旁通电路1由晶闸管D9、电阻R1、R2、R3、稳压二极管D1、击穿二极管D3、D4、二极管D8和电容C1组成，其中晶闸管D9为旁通开关，晶闸管D9的通断可以有效保护主回路，在不同的电压要求下可以选择与之相匹配的阈值电流和导通阈值电压。电阻R1、R2、R3、稳压二极管D1、击穿二极管D3、D4、二极管D8和电容C1组成了检测模块。检测模块电路还包括分压支路和触发支路，分压支路由电阻R2、R3和二极管D8组成，触发支路由电阻R1、稳压二极管D1、击穿二极管D3、D4和电容C1组成。电阻R1为晶闸管控制信号支路的限流电阻；电阻R2两端为电源电压，起到限流作用；稳压二极管D1可以保证晶闸管的控制信号对地压降在阈值内；击穿二极管D3、D4主要是保证电源反向电压超过600V时才导通，从而控制晶闸管开通关断，选型主要考虑其耐压和限制电流大小；二极管D8可以防止电源负向电压保护电路1在电源正向电压的情况下导通；电容C1起到滤除尖峰电压的作用。
晶闸管D9的阳极通过限流电阻R8接在电源的负极上，其阴极接在电源正极上，其门极与电阻R1的一端相连，晶闸管D9的阴极和门极之间还并联有一稳压二极管D1，稳压二极管D1的阳极与晶闸管D9的阴极相连，稳压二极管D1的阴极与晶闸管D9的门极相连；电阻R1的另一端与击穿二极管D3的阳极相连，击穿二极管D3的阴极接在击穿二极管D4的阳极上，击穿二极管D4的阴极接在电阻R2的一端上，电阻R2的一端还串联一电阻R3接在二极管D8的阴极上，电阻R2另一端接在电源正极上，电阻R2两端还并联有一电容C1，二极管D8的阳极与晶闸管D9的阳极相连。
正向旁通电路2由电阻R5、R6、R7、二级管D7、电容C3、击穿二极管D5、D6、稳压二极管D2和晶闸管D10组成，其中晶闸管D10为旁通开关，电阻R5、R6、R7、二级管D7、电容C3、击穿二极管D5、D6和稳压二极管D2组成了检测模块。检测模块电路还包括分压支路和触发支路，分压支路由电阻R5、R6和二极管D7组成，触发支路由电阻R7、稳压二极管D2、击穿二极管D5、D6和电容C3组成。正向旁通电路2与反向旁通电路1的结构相同，功能也相同，但接法不同。
二级管D7的阳极接在电源正极上，二级管D7的阴极通过电阻R5接在电阻R6的一端上，电阻R6的另一端接在电容C2的一端上，电阻R6的两端还并联有一电容C3，R6的一端还与击穿二极管D5的阴极相连，击穿二极管D5的阳极接在击穿二极管D6的阴极上，击穿二极管D6的阳极通过电阻R7接在晶闸管D10的门极上，晶闸管D10的阳极与二级管D7的阳极相连，晶闸管D10的阴极接在电阻R6的另一端上，晶闸管D10的门极和阴极之间还并联有一稳压二极管D2，稳压二极管D2的阴极与晶闸管D10的门极相连，管D2的阳极与晶闸管D10的阴极相连。
反向旁通电路1和正向旁通电路2之间并联有一支路，该支路是由电阻R4和电容C2串联组成的RC电路，该可RC电路起到滤波的作用。
如图1所示，该直流母线过压保护电路可以保证在电源正向、反向电压超过600V的范围时进行控制，当电源电压为正方向时，正向旁通电路2控制主回路电路，即电流方向是经过D7、R5、R6的回路，给C3充电，当R6两端电压超过600V时，D5、D6、R7组成的支路导通，使得晶闸管D10接收到导通控制信号，从而使晶闸管导通，使主回路被旁通；当R6两端电压低于晶闸管的阈值电压时，即低于流过晶闸管控制信号的电流阈值，则晶闸管被关断，主回路电路恢复正常。当电源电压为负方向时，反向旁通电路1控制主回路电路，即电流方向是经过D8、R2、R3的回路，给C1充电，当R2两端电压超过600V时，D3、D4、R1组成的支路导通，使得晶闸管D9接收到导通控制信号，从而使晶闸管导通，进而使主回路被旁通；当R2两端电压低于晶闸管的阈值电压时，即低于流过晶闸管控制信号的电流阈值，则晶闸管被关断，主回路电路恢复正常。该直流母线过压保护电路有效的避免了电压过高损坏主回路的风险。
本发明提出直流母线过压保护电路可以应用在变频器功率模块上，空调器可使用应用了该直流母线过压保护电路的变频器，以保证空调器的正常运行，有效的避免了因高电压的冲击而导致空调器故障的风险。
本发明提出的直流母线过压保护电路结构简单、器件少、成本低可靠性高，可以应用在变频器的功率模块的直流电压保护上，也可应用在轨道交通方面的直流过压故障时的保护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流母线过压保护电路，其特征在于：包括连接在正、负极直流母线之间的旁通电路，所述旁通电路包括旁通开关和检测模块；
所述旁通开关连接在正、负极直流母线之间、用于泄放电流降低母线电压；
所述检测模块用于检测所述母线电压，当所述母线电压超过阈值时控制所述旁通开关导通。
2.如权利要求1所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述旁通开关采用晶闸管，所述晶闸管的门极连接所述检测模块。
3.如权利要求2所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述旁通电路包括并联的正向旁通电路和反向旁通电路，所述正、反向旁通电路采用相同电路结构；
所述正向旁通电路中包括第十晶闸管D10，其阳极连接所述正极直流母线、其阴极连接所述负极直流母线；
所述反向旁通电路中包括第九晶闸管D9，其阳极连接所述负极直流母线、其阴极连接所述正极直流母线。
4.如权利要求3所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述检测模块包括分压支路和触发支路；
所述分压支路用以对所述母线电压进行分压，并通过分压支路输出端输出分压电压；
所述触发支路连接在分压支路输出端与所述晶闸管的门极之间，在所述母线电压超过阈值时导通、并进一步触发所述晶闸管导通。
5.如权利要求4所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述分压支路包括依次串联在正、负极直流母线之间的二极管和两个分压电阻；两个分压电阻的接点为所述分压支路输出端。
6.如权利要求4所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述触发支路包括击穿二极管。
7.如权利要求1所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述正、负极直流母线之间串联第四电阻R4和第二电容C2。
8.如权利要求1至7任一项所述的直流母线过压保护电路，其特征在于：所述正极直流母线或负极直流母线上串联限流电阻R8。
9.一种变频器，包括并联的直流稳压电容组和逆变器，其特征在于：还包括权利要求1至8任一项所述的直流母线过压保护电路。
10.一种空调器，其特征在于：所述空调器包括权利要求9所述的变频器。
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