CN110445118A - 变流器直流母线保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流器直流母线保护装置，其包括：切换模块和多个不同功能的保护电路，所述多个保护电路用于连接于直流母线和直流负载之间以对直流母线进行保护，所述切换模块用于对连接于直流母线和直流负载之间的保护电路进行切换。采用本发明的技术方案，可以对变流器的直流母线形成多种功能的保护。

Description

变流器直流母线保护装置

技术领域

本发明涉及变流器领域，尤其涉及一种变流器直流母线保护装置。

背景技术

随着新能源产业的发展，变流器或变流单元作为基本的能量转换部分，发挥着举足轻重的作用。变流器一般由DC/DC、AC/DC或DC/AC等基本拓扑组成，其中DC电压即为直流母线电压，通常为几十伏到几百伏电压。

直流母线可能存在如下故障问题：1、直流母线极性反接引起的母线电容炸开以及直流母线上的直流负载损坏问题；2、直流母线上的母线电容残余电荷泄放缓慢问题；3、直流负载即时调整缓慢，需断开系统供电后才能调整直流负载；4、直流负载自身故障引起的短路，导致直流母线短路。

如果直流母线保护不当，可能会导致变流器的功能失效，甚至影响整个系统的正常运行。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的技术问题，提供一种能有效保护变流器的直流母线的变流器直流母线保护装置。

本发明实施例中，提供了一种变流器直流母线保护装置，其包括切换模块和多个不同功能的保护电路，所述多个保护电路用于连接于直流母线和直流负载之间以对直流母线进行保护，所述切换模块用于对连接于直流母线和直流负载之间的保护电路进行切换。

本发明实施例中，所述保护电路包括分别用于与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接的第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端，所述切换模块用于控制所述保护电路的四个连接端与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端的连接和断开。

本发明实施例中，所述切换模块包括用于承载所述多个保护电路的旋转部件，当所述旋转部件旋转到设定的角度时，所述保护电路的四个连接端子刚好与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接。

本发明实施例中，所述切换模块还包括驱动电路、步进电机和转轴，所述转轴与所述旋转部件相连接，所述步进电机与所述转轴相连接，所述驱动电路与所述步进电机相连接，所述驱动电路用于发出驱动信号，驱动所述步进电机旋转，并带动所述旋转部件转动。

本发明实施例中，所述保护电路的四个连接端设置于以所述转轴为中心的正方形的四个角上。

本发明实施例中，所述多个保护电路包括极性反接保护电路和残余电荷放电电路。

本发明实施例中，所述极性反接保护电路包括二极管D1、D2、D3、D4，所述极性反接保护电路的第一连接端分别与二极管D1的正极和二极管D3的负极相连接，所述极性反接保护电路的第二连接端分别与二极管D1的负极和二极管D4的负极相连接，所述极性反接保护电路的第三连接端分别与二极管D2的正极和二极管D3的正极相连接，所述极性反接保护电路的第四连接端分别与二极管D2的负极和二极管D4的正极相连接。

本发明实施例中，所述极性反接保护电路还包括熔断器FU1、FU2，熔断器FU1连接于二极管D1的负极和所述极性反接保护电路的第二连接端之间，熔断器FU2连接于二极管D4的正极和所述极性反接保护电路的第四连接端之间。

本发明实施例中，所述残余电荷放电电路包括电阻R1、R2、R3、R4，电阻R1、R2串联于所述残余电荷放电电路的第二连接端和第三连接端之间，电阻R3、R4串联于所述残余电荷放电电路的第一连接端和第四连接端之间。

本发明实施例中，还包括与所述切换模块相连接的控制模块，所述控制模块用于将用户的切换指令传递给所述切换模块。

与现有技术相比较，在本发明的变流器直流母线保护装置中,所述切换模块用于对连接于直流母线和直流负载之间的保护电路进行切换，从而可以根据实际的需要为直流母线提供多种不同的保护功能；通过将所述多个保护电路的四个连接端设置在可以旋转的旋转部件上，可以通过旋转所述旋转部件的方式来实现多种保护电路的接入和断开，从而实现不同的保护功能，切换过程简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明实施例的变流器直流母线保护装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的切换模块的结构示意图。

图3是本发明实施例的变流器直流母线保护装置正常工作的状态示意图。

图4是本发明实施例的变流器直流母线保护装置实现防反接功能的工作状态示意图。

图5是本发明实施例的变流器直流母线保护装置实现即时直流负载调整的工作状态示意图。

图6是本发明实施例的变流器直流母线保护装置实现快速泄放电荷的工作状态示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供了一种变流器直流母线保护装置，其包括控制模块、切换模块、极性反接保护电路和残余电荷放电电路。所述极性反接保护电路和所述残余电荷放电电路分别用于连接于直流母线和直流负载之间以对直流母线进行保护，所述切换模块用于对连接于直流母线和直流负载之间的所述极性反接保护电路和所述残余电荷放电电路进行切换，所述控制模块用于将用户的切换指令传递给所述切换模块。

所述极性反接保护电路包括二极管D1、D2、D3、D4和分别用于与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接的第一连接端1、第二连接端2、第三连接端3和第四连接端4。所述极性反接保护电路的第一连接端1分别与二极管D1的正极和二极管D3的负极相连接，所述极性反接保护电路的第二连接端2分别与二极管D1的负极和二极管D4的负极相连接，所述极性反接保护电路的第三连接端3分别与二极管D2的正极和二极管D3的正极相连接，所述极性反接保护电路的第四连接端4分别与二极管D2的负极和二极管D4的正极相连接。进一步地，所述极性反接保护电路中，还设置了熔断器FU1、FU2，熔断器FU1连接于二极管D1的负极和所述极性反接保护电路的第二连接端之间，熔断器FU2连接于二极管D4的正极和所述极性反接保护电路的第四连接端之间，熔断器FU1、FU2用于在直流母线电流过大时会发生熔断，从而保护直流母线。

所述残余电荷放电电路包括电阻R1、R2、R3、R4和分别用于与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接的第一连接端5、第二连接端6、第三连接端7和第四连接端8。电阻R1、R2串联于所述残余电荷放电电路的第二连接端6和第三连接端7之间，电阻R3、R4串联于所述残余电荷放电电路的第一连接端5和第四连接端8之间。

如图2所示，所述切换模块包括旋转部件、驱动电路、步进电机和转轴。所述旋转部件用于承载所述多个保护电路，当所述旋转部件旋转到设定的角度时，所述极性反接保护电路或者残余电荷放电电路所述的四个连接端刚好与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接。所述转轴与所述旋转部件相连接，所述步进电机与所述转轴相连接，所述驱动电路与所述步进电机相连接，所述驱动电路用于发出驱动信号，驱动所述步进电机旋转，从而带动所述旋转部件转动。所述极性反接保护电路和残余电荷放电电路的四个连接端都设置于以所述转轴为中心的正方形的四个角上，从而在所述旋转部件旋转到设定角度时，所述极性反接保护电路或者残余电荷放电电路的四个连接端与刚好与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接。

下面对上述变流器直流母线保护装置的工作原理进行说明。

如图3所示，当直流负载正常接入时，直流母线正极端的电流通过二极管D1流入至直流负载，然后通过二极管D2回流至直流母线负极端。如图4所示，当直流负载反接时，直流母线正极端的电流通过二极管D4流入到直流负载，并通过二极管D3回流至直流母线负极端，从而使得直流负载反接时也能正常工作，避免了因极性反接引起的电容炸坏、直流负载损坏的问题。

如图5所示，当大容值的直流负载调整或需要泄放直流母线电压时，通过控制所述旋转角度α为45°，使得触点5-8和4个连接点连接，电阻R1、R2串联在直流负载间，电阻R3、R4串联在直流母线间，电容残余电荷可通过串联电阻进行快速泄放）。电阻R1、R2、R3、R4的取值与泄放时间相关，同时结合直流母线电压选取值和功率，可实现电容残余电荷快速泄放，节省时间。

如图6所示，当用户需要对直流负载进行替换、维护等调整时，用户可直接通过所述控制模块向所述切换模块发送相关指令，所述切换模块在接收到指令信息后将通过驱动电路控制步进步进电机旋转一定角度，使保护电路的四个连接点与直流母线和直流负载断开，间接断开直流母线和直流负载间的电气连接。对于一些非容性或小容值直流负载，用户可直接进行调整，调整后再通过用户指令控制直流负载接入到直流母线上，重新运行，整个过程中系统无需断电，不影响直流母线工作或对其他直流负载供电。

与现有技术相比较，在本发明的变流器直流母线保护装置中,所述切换模块用于对连接于直流母线和直流负载之间的保护电路进行切换，从而可以根据实际的需要为直流母线提供多种不同的保护功能；通过将所述多个保护电路的四个连接端设置在可以旋转的旋转部件上，可以通过旋转所述旋转部件的方式来实现多种保护电路的接入和断开，从而实现不同的保护功能，切换过程简单，易于实现。

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)

1.一种变流器直流母线保护装置，其特征在于，包括：切换模块和多个不同功能的保护电路，所述多个保护电路用于连接于直流母线和直流负载之间以对直流母线进行保护，所述切换模块用于对连接于直流母线和直流负载之间的保护电路进行切换。

2.如权利要求1所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述保护电路包括分别用于与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接的第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端，所述切换模块用于控制所述保护电路的四个连接端与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端的连接和断开。

3.如权利要求2所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述切换模块包括用于承载所述多个保护电路的旋转部件，当所述旋转部件旋转到设定的角度时，所述保护电路的四个连接端子刚好与直流母线的正极连接端、负极连接端、直流负载的正极连接端、负极连接端相连接。

4.如权利要求3所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述切换模块还包括驱动电路、步进电机和转轴，所述转轴与所述旋转部件相连接，所述步进电机与所述转轴相连接，所述驱动电路与所述步进电机相连接，所述驱动电路用于驱动所述步进电机旋转，以带动所述旋转部件转动。

5.如权利要求4所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述保护电路的四个连接端设置于以所述转轴为中心的正方形的四个角上。

6.如权利要求2所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述多个保护电路包括极性反接保护电路和残余电荷放电电路。

7.如权利要求6所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述极性反接保护电路包括二极管D1、D2、D3、D4，所述极性反接保护电路的第一连接端分别与二极管D1的正极和二极管D3的负极相连接，所述极性反接保护电路的第二连接端分别与二极管D1的负极和二极管D4的负极相连接，所述极性反接保护电路的第三连接端分别与二极管D2的正极和二极管D3的正极相连接，所述极性反接保护电路的第四连接端分别与二极管D2的负极和二极管D4的正极相连接。

8.如权利要求7所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述极性反接保护电路还包括熔断器FU1、FU2，熔断器FU1连接于二极管D1的负极和所述极性反接保护电路的第二连接端之间，熔断器FU2连接于二极管D4的正极和所述极性反接保护电路的第四连接端之间。

9.如权利要求6所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，所述残余电荷放电电路包括电阻R1、R2、R3、R4，电阻R1、R2串联于所述残余电荷放电电路的第二连接端和第三连接端之间，电阻R3、R4串联于所述残余电荷放电电路的第一连接端和第四连接端之间。

10.如权利要求1所述的变流器直流母线保护装置，其特征在于，还包括与所述切换模块相连接的控制模块，所述控制模块用于将用户的切换指令传递给所述切换模块。