CN116707336A - 三电平逆变逐波限流电路及电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置，包括三电平逆变电路、驱动电路、互锁电路、过流保护电路和逐波限流电路；驱动电路用于将输出三电平逆变电路的驱动信号；互锁电路用于将驱动信号进行二次驱动互锁，并输出互锁信号至输出至三电平逆变电路中的开关管，以使三电平逆变电路中的两个开关管同时为高电平时将二者的驱动电平拉低；过流保护电路用于在检测到流经开关管的电流出现过流时输出过流保护信号至逐波限流电路；逐波限流电路用于在接收驱动互锁后的驱动信号和过流保护信号时，输出低电平信号至三电平逆变电路中的开关管，以使三电平逆变电路中的开关管关闭，从而使得流经开关管的电流会下降以至于不会再发生过流现象。

Description

三电平逆变逐波限流电路及电源装置

技术领域

本发明涉及逆变电路技术领域，特别涉及一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置。

背景技术

在T型三电平逆变电路的应用中，其逆变电路中的两个开关管同时为高电平时，两个开关管同时处于导通状态，容易导致开关管因驱动异常而造成损坏。此外，逆变电路与某些RCD负载或者冲击性感性负载连接时会造成逆变电路内的电感有大电流产生。针对逆变电路产生大电流的现象，仅仅采用简单的过流保护措施应对，则会导致逆变电路的带载能力差，带不起冲击性负载，进而导致负载无法正常运行，甚至可能带来逆变电路中开关管的开关损耗增大的情况。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置，旨在解决逆变电路中开关管由于驱动异常或产生过流而导致损坏的问题。

因此，本发明提出一种三电平逆变逐波限流电路，包括：

三电平逆变电路；

驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述三电平逆变电路的第一输出端连接；所述驱动电路，用于输出所述三电平逆变电路中开关管的驱动信号；

互锁电路，所述互锁电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述互锁电路的输出端分别与所述三电平逆变电路的第一输入端连接；所述互锁电路，用于将所述驱动信号进行驱动互锁，并输出互锁信号至所述三电平逆变电路中的开关管，以对所述三电平逆变电路中的上下桥开关管进行互锁；

过流保护电路，所述过流保护电路的输入端与所述三电平逆变电路的第二输出端连接；所述过流保护电路，用于检测流经所述三电平逆变电路中开关管的电流，并在检测到流经所述开关管的电流出现过流时输出过流保护信号；

逐波限流电路，所述逐波限流电路的第一输入端与所述过流保护电路的输出端连接，所述逐波限流电路的第二输入端与所述互锁电路的输出端连接，所述逐波限流电路的输出端与所述三电平逆变电路的第三输入端连接；

所述逐波限流电路，用于在接收所述驱动互锁后的驱动信号和所述过流保护信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管，以使所述三电平逆变电路中的开关管关闭；以及，在接收不到所述过流保护信号时停止输出电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管，直至接收到下一触发信号时输出高电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管，以使所述三电平逆变电路中的开关管重新开启。

可选地，三电平逆变逐波限流电路包括：

逆变电流采样电路，所述逆变电流采样电路的输入端与所述三电平逆变电路的第二输出端连接，所述逆变电流采样电路的输出端与所述过流保护电路的输入端连接；

所述逆变电流采样电路，用于采集流经所述三电平逆变电路中开关管的电流，并根据所述电流输出电流采样信号至所述过流保护电路。

可选地，所述逆变电流采样电路包括：

采样电阻，所述采样电阻的输入端与所述三电平逆变电路的第二输出端连接；所述采样电阻，用于采集所述三电平逆变电路中开关管的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号；

运算放大器，所述运算放大器的输入端与所述采样电阻的输出端连接；所述运算放大器，用于将所述电压信号进行信号放大；

负载电阻，所述负载电阻的输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述负载电阻的输出端与所述过流保护电路的输入端连接；所述负载电阻，用于根据所述信号放大后的电压信号输出电流采样信号至所述过流保护电路。

可选地，过流保护电路包括：

第二采样电阻，所述第二采样电阻的输入端与所述逆变电流采样电路的输出端连接；所述第二采样电阻，用于将所述电流采样信号转换为电压信号；

电压比较器，所述电压比较器的输入端与所述第二采样电阻的输出端连接，所述电压比较器的输出端与所述逐波限流电路的第一输入端连接；所述电压比较器，用于将所述电压信号与基准电压进行比较，并在检测所述电压信号达到基准电压时，输出过流保护信号至所述逐波限流电路。

可选地，所述驱动电路用于输出所述三电平逆变电路中开关管的第一驱动信号、第三驱动信号和第四驱动信号。

可选地，所述互锁电路包括：

第一互锁电路，所述第一互锁电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述第一互锁电路的第一输出端与所述三电平逆变电路的第一输入端连接；

所述第一互锁电路，用于接收所述第一驱动信号和所述第三驱动信号，并在检测所述第三驱动信号为低电平信号时，输出所述第一驱动信号至所述三电平逆变电路；以及在检测所述第三驱动信号为高电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路；

第二互锁电路，所述第二互锁电路的第一输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述第二互锁电路的第二输入端与所述第一互锁电路的第二输出端连接，所述第二互锁电路的输出端与所述三电平逆变电路的第二输入端连接；

所述第二互锁电路，用于接收所述第四驱动信号和所述第一互锁电路输出的第一驱动信号，并在检测所述第四驱动信号为低电平信号时，输出所述第一驱动信号至所述三电平逆变电路；以及在检测所述第四驱动信号为高电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路。

可选地，所述第一互锁电路包括第一与门电路和第二与门电路；

所述第一与门电路的输入端和所述第二与门电路的输入端均与所述驱动电路的输出端连接，所述第二与门电路的输出端与所述三电平逆变电路的第一输入端连接。

可选地，所述第二互锁电路包括第三与门电路；

所述第三与门电路第一输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述第三与门电路的第二输入端与所述第一与门电路的输出端连接，所述第三与门电路的输出端与所述逐波限流电路的第二输入端连接。

可选地，所述逐波限流电路包括：

触发器，所述触发器具有输入脚和输出脚；

所述触发器的输入脚与所述过流保护电路的输出端连接；所述触发器，用于接收所述过流保护信号并输出低电平信号；

第四与门电路，所述第四与门电路的第一输入端与所述触发器的输出脚连接，所述第四与门电路的第二输入端与所述互锁电路的输出端连接，所述第四与门电路的输出端与所述三电平逆变电路的第三输入端连接；所述第四与门电路，用于在接收所述驱动互锁后的驱动信号和所述低电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管。

本发明还提出一种电源装置，包括如以上内容所述的三电平逆变逐波限流电路。

本发明提出一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置，包括三电平逆变电路、驱动电路、互锁电路、过流保护电路和逐波限流电路；驱动电路用于将输出三电平逆变电路的驱动信号；互锁电路用于将驱动信号进行二次驱动互锁，并输出互锁信号至输出至三电平逆变电路中的开关管，以使三电平逆变电路中的两个开关管同时为高电平时将二者的驱动电平拉低；过流保护电路用于在检测到流经开关管的电流出现过流时输出过流保护信号至逐波限流电路；逐波限流电路用于在接收驱动互锁后的驱动信号和过流保护信号时，输出低电平信号至三电平逆变电路中的开关管，以使三电平逆变电路中的开关管关闭，从而使得流经开关管的电流会下降以至于不会再发生过流现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置的电路流程图；

图2为本发明一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置另一实施例的电路流程图；

图3为本发明一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置的电路结构图；

图4为本发明一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置的电路结构图；

图5为本发明一种三电平逆变逐波限流电路及电源装置的电路结构图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

需要理解的是，在T型三电平逆变电路的应用中，其逆变电路中的两个开关管同时为高电平时，两个开关管同时处于导通状态，容易导致开关管因驱动异常而造成损坏。此外，逆变电路与某些RCD负载或者冲击性感性负载连接时会造成逆变电路内的电感有大电流产生。针对逆变电路产生大电流的现象，仅仅采用简单的过流保护措施应对，则会导致逆变电路的带载能力差，带不起冲击性负载，进而导致负载无法正常运行，甚至可能带来逆变电路中开关管的开关损耗增大的情况。

本发明提出一种三电平逆变逐波限流电路，参照图1，包括：

三电平逆变电路10；

驱动电路20，所述驱动电路20的输入端与所述三电平逆变电路10的第一输出端连接；所述驱动电路20，用于输出所述三电平逆变电路10中开关管的驱动信号；

互锁电路30，所述互锁电路30的输入端与所述驱动电路20的输出端连接，所述互锁电路30的输出端分别与所述三电平逆变电路10的第一输入端连接；所述互锁电路30，用于将所述驱动信号进行驱动互锁，并输出互锁信号至所述三电平逆变电路10中的开关管，以对所述三电平逆变电路10中的上下桥开关管进行互锁；

过流保护电路40，所述过流保护电路40的输入端与所述三电平逆变电路10的第二输出端连接；所述过流保护电路40，用于检测流经所述三电平逆变电路10中开关管的电流，并在检测到流经所述开关管的电流出现过流时输出过流保护信号；

逐波限流电路50，所述逐波限流电路50的第一输入端与所述过流保护电路40的输出端连接，所述逐波限流电路50的第二输入端与所述互锁电路30的输出端连接，所述逐波限流电路50的输出端与所述三电平逆变电路10的第三输入端连接；所述逐波限流电路50，用于在接收所述驱动互锁后的驱动信号和所述过流保护信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路10中的开关管，以使所述三电平逆变电路10中的开关管关闭。

可以理解的是，在本实施例中，三电平逆变电路10采用T型三电平逆变电路10实现，T型三电平逆变电路10由四个IGBT、四个二极管以及三个电容组成。其中一个IGBT为三电平逆变电路10的上桥臂，另一个IGBT为三电平逆变电路10的下桥臂。在T型三电平逆变电路10的输入端，通过将直流电的正极和负极与桥臂连接；在T型三电平逆变电路10的输出端，通过第三个电容将输出的电压分成三个等级，以形成三电平波形输出。在实际应用中，T型三电平逆变电路10通过控制桥臂开关管的通断，以改变输出电压的大小和极性，从而实现直流电转换为交流电输出。然而，在T型三电平逆变电路10中，其内部的上下桥开关管同时为高电平时，两个开关管同时处于导通状态，容易导致开关管因驱动异常而造成损坏。因此，本发明设置有驱动电路20和互锁电路30。其中，驱动电路20用于将三电平逆变电路10中的控制信号转换为PWM驱动信号，PWM驱动信号为高电平信号/低电平信号，利用驱动电路20输出的PWM驱动信号可控制三电平逆变电路10中的开关管开启/关闭。互锁电路30接收PWM驱动信号，根据接收的PWM驱动信号控制三电平逆变电路10中的开关管进行驱动互锁，即在两个开关管同时为高电平时把两者的驱动高电平拉低，以避免两个开关管同时接收高电平并导通，造成开关管驱动异常，进而导致开关管损坏的现象。

此外，三电平逆变电路10与某些冲击性感性负载连接时会造成开关管发生过流现象，针对三电平逆变电路10中开关管的过流现象，仅采用简单的过流保护应对，则会导致三电平逆变电路10输出的电流过小，导致负载无法正常运行，甚至给开关管带来开关损耗增大的问题。因此，本发明设置有过流保护电路40和逐波限流电路50。其中，过流保护电路40用于在检测到流经三电平逆变电路10中开关管的电流出现过流时，输出过流保护信号至逐波限流电路50，以触发逐波限流电路50输出低电平信号至三电平逆变电路10中的开关管，以使三电平逆变电路10的开关管关闭，此时流经开关管的电流会下降以至于不会再过流，从而实现过流保护的功能。过流保护电路40在检测流经开关管的电流正常时输出高电平信号至逐波限流电路50，此时接收到高电平信号的逐波限流电路50并不会即刻驱动至三电平逆变电路10中的开关管打开，而是等到下一个PWM驱动信号的上升沿到来时才逐波限流电路50会开始输出驱动信号至三电平逆变电路10中的开关管，以使开关管打开。如此，既可以防止发生三电平逆变电路10过流时损坏开关管，又可以避免开关管关断后被瞬时打开，导致开关管的启动频率变高增加开关损耗。因此，三电平逆变逐波限流电路50实现了开关管互锁和逐波限流的作用，大大增强了三电平逆变电路10的带载能力，且维持了三电平逆变电路10开关管的安全使用。

本发明提出一种三电平逆变逐波限流电路50，包括三电平逆变电路10、驱动电路20、互锁电路30、过流保护电路40和逐波限流电路50；其中，驱动电路20用于将输出流经三电平逆变电路10中开关管的驱动信号，驱动信号为高电平信号/低电平信号，高电平信号/低电平信号可用于导通/截止开关管；互锁电路30用于将驱动信号进行二次驱动互锁，并输出互锁信号至输出至三电平逆变电路10中的开关管，以使三电平逆变电路10中的两个开关管同时为高电平时将二者的驱动电平拉低；过流保护电路40用于检测流经三电平逆变电路10中开关管的电流，并在检测到流经开关管的电流出现过流时输出过流保护信号（低电平信号）至逐波限流电路50；逐波限流电路50用于在接收驱动互锁后的驱动信号和过流保护信号时，判断当前三电平逆变电路10中开关管发生过流现象，并输出低电平信号至三电平逆变电路10中的开关管，以使三电平逆变电路10中的开关管关闭，当开关管关闭后，流经开关管的电流会下降以至于不会再发生过流现象。此时，过流保护电路40测到流经开关管的电流正常，输出高电平信号至逐波限流电路50，逐波限流电路50不会立即开始输出信号，而是等到下一个PWM驱动信号的上升沿到来时才会开始工作，即下一个PWM驱动信号输出至逐波限流电路50时，逐波限流电路50才开始进行逐波限流工作。由此，既可以起到防止过流损坏开关管，又不至于关断后电流下降又立即打开开关管，导致频率变高使得开关管的开关损耗变大，实现了逐波限流的效果，大大增强了三电平逆变电路10的带载能力，以及避免了开关管避免发生损耗现象。

在一实施例中，参照图2，所述三电平逆变逐波限流电路50包括：

逆变电流采样电路60，所述逆变电流采样电路60的输入端与所述三电平逆变电路10的第二输出端连接，所述逆变电流采样电路60的输出端与所述过流保护电路40的输入端连接；

所述逆变电流采样电路60，用于采集流经所述三电平逆变电路10中开关管的电流，并根据所述电流输出电流采样信号至所述过流保护电路40。

可以理解的是，本实施例的中的逆变电流采样电路60以逆变电流采样电路60为运算放大器为例子展开说明。具体地，运算放大器用于将三电平逆变电路10中开关管的电压信号放大，并将放大后的电压信号输出至过流保护电路40，以使过流保护电路40将电压信号对应的电压与基准电压进行比较，以判断三电平逆变电路10中开关管的电流是否出现过流现象。

在一实施例中，参照图4，所述逆变电流采样电路60包括：

采样电阻R8，所述采样电阻R8的输入端与所述三电平逆变电路10的第二输出端连接；所述采样电阻R8，用于采集所述三电平逆变电路10中开关管的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号；

运算放大器U2B，所述运算放大器U2B的输入端与所述采样电阻R8的输出端连接；所述运算放大器U2B，用于将所述电压信号进行信号放大；

负载电阻R11，所述负载电阻R11的输入端与所述运算放大器U2B的输出端连接，所述负载电阻R11的输出端与所述过流保护电路40的输入端连接；所述负载电阻R11，用于根据所述信号放大后的电压信号输出电流采样信号至所述过流保护电路40。

可以理解的是，本实施例中以型号为OPA4197IDR的运算放大器U2B为例子展开说明。具体地，采样电阻R8采集三电平逆变电路10中开关管的电流信号，并将采集到的电流信号转换为电压信号输出至运算放大器U2B。运算放大器U2B接收电压信号，并将电压信号进行信号放大后输出至负载电阻R11。负载电阻R11将经信号放大后的电压信号转换为电流信号输出，即转换为电流采样信号至过流保护电路40。

在一实施例中，参照图5，过流保护电路40包括：

第二采样电阻R37，所述第二采样电阻R37的输入端与所述逆变电流采样电路60的输出端连接；所述第二采样电阻R37，用于将所述电流采样信号转换为电压信号；

电压比较器U5A，所述电压比较器U5A的输入端与所述第二采样电阻R37的输出端连接，所述电压比较器U5A的输出端与所述逐波限流电路50的第一输入端连接；所述电压比较器U5A，用于将所述电压信号与基准电压进行比较，并在检测所述电压信号达到基准电压时，输出过流保护信号至所述逐波限流电路50。

可以理解的是，本实施例中以型号为LM2903DR2G的电压比较器U5A为例子展开说明，其中，电压比较器U5A具有输入脚、输出脚和基准脚，电压比较器U5A的输入脚与逆变电流采样电路60的输出端连接，电压比较器U5A的输出脚与逐波限流电路50的第一输入端连接，电压比较器U5A的基准脚用于输出基准电压。具体地，第二采样电阻R37接收逆变电流采样电路60输出的电流采样信号，并将电流采样信号转换为电压信号输出至电压比较器U5A的输入脚，电压比较器U5A将电压信号与基准脚输出的基准电压相比较，在电压信号对应的电压达到基准电压时，输出过流保护信号至逐波限流电路50的第一输入端。需要理解的是，此时电压比较器U5A输出的过流保护信号为高电平信号。

在一实施例中，参照图3，所述驱动电路20用于输出所述三电平逆变电路10中开关管的第一驱动信号Q1_PWM、第三开关管的第三驱动信号Q3_PWM和第四开关管的第四驱动信号Q4_PWM。

可以理解的是，驱动电路20将第一开关管的第一驱动信号Q1_PWM、第三开关管的第三驱动信号Q3_PWM、第四开关管的第四驱动信号Q4_PWM分别输出至互锁电路30第一输入端、第二输入端和第三输入端。

当第一驱动信号Q1_PWM、第三驱动信号Q3_PWM输入至互锁电路30，且在第三驱动信号Q3_PWM为低电平时，无论第一驱动信号Q1_PWM的电平是高电平还是低电平，互锁电路30输出与第一驱动信号Q1_PWM相同的电平信号；在第三驱动信号Q3_PWM为高电平时，无论第一驱动信号Q1_PWM的电平是高电平还是低电平，互锁电路30输出均输出低电平信号，由此起到第一驱动信号Q1_PWM和第三驱动信号Q3_PWM互锁的作用。

此外，经过一次互锁后的驱动信号（互锁后的第一驱动信号Q1_PWM）和第四驱动信号Q4_PWM输入至互锁电路30，且在第四驱动信号Q4_PWM为低电平时，无论互锁后的驱动信号的电平是高电平还是低电平，互锁电路30输出与互锁后的驱动信号相同的电平信号；在第四驱动信号Q4_PWM为高电平时，无论互锁后的驱动信号的电平是高电平还是低电平，互锁电路30均输出低电平信号由此起到第一驱动信号Q1_PWM、第三驱动信号Q3_PWM和第四驱动信号Q4_PWM互锁的作用。

在一实施例中，参照图3，所述互锁电路30包括第一互锁电路；

所述第一互锁电路的输入端与所述驱动电路20的输出端连接，所述第一互锁电路的第一输出端与所述三电平逆变电路10的第一输入端连接；

所述第一互锁电路，用于接收所述第一驱动信号Q1_PWM和所述第三驱动信号Q3_PWM，并在检测所述第三驱动信号Q3_PWM为低电平信号时，输出所述第一驱动信号Q1_PWM至所述三电平逆变电路10；以及在检测所述第三驱动信号Q3_PWM为高电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路10；

所述第二互锁电路的第一输入端与所述驱动电路20的输出端连接，所述第二互锁电路的第二输入端与所述第一互锁电路的第二输出端连接，所述第二互锁电路的输出端与所述三电平逆变电路10的第二输入端连接；

所述第二互锁电路，用于接收所述第四驱动信号Q4_PWM和所述第一驱动信号Q1_PWM，并在检测所述第四驱动信号Q4_PWM为低电平信号时，输出所述第一驱动信号Q1_PWM至所述三电平逆变电路10；以及在检测所述第四驱动信号Q4_PWM为高电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路10。

可以理解的是，第一互锁电路接收一驱动信号和第三驱动信号Q3_PWM，在第三驱动信号Q3_PWM为低电平时，第一互锁电路输出与第一驱动信号Q1_PWM相同的电平信号至三电平逆变电路10的开关管；在第三驱动信号Q3_PWM为高电平时，第一互锁电路输出低电平信号至三电平逆变电路10的开关管。第二互锁电路接收第四驱动信号Q4_PWM和互锁后的第一驱动信号Q1_PWM（互锁后的驱动信号），在第四驱动信号Q4_PWM为低电平时，第二互锁电路输出与互锁后的第一驱动信号Q1_PWM相同电平信号至三电平逆变电路10的开关管；在第四驱动信号Q4_PWM为高电平时，第二互锁电路输出低电平信号至三电平逆变电路10的开关管。

在一实施例中，参照图3，所述逐波限流电路50包括：

触发器U105A，所述触发器U105A具有输入脚OCP INV-L1和输出脚Q；

所述触发器U105A的输入脚OCP INV-L1与所述过流保护电路40的输出端连接；所述触发器U105A，用于接收所述过流保护信号并输出低电平信号；

第四与门电路，所述第四与门电路的第一输入端与所述触发器U105A的输出脚Q连接，所述第四与门电路的第二输入端与所述互锁电路30的输出端连接，所述第四与门电路的输出端与所述三电平逆变电路10的第三输入端连接；所述第四与门电路，用于在接收所述驱动互锁后的驱动信号和所述低电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路10中的开关管。

可以理解的是，本实施例中的第四与门电路采用MC14081BDR2G型号的逻辑门芯片实现，即第四与门电路对应为第四逻辑门芯片。具体地，当三电平逆变电路10中开关管的电流出现过流时，过流保护电路40输出过流保护信号至触发器U105A的输入脚OCP INV-L1，此时过流保护信号为低电平，触发器U105A触发器U105A的输出脚Q相应输出低电平至第四逻辑门芯片的输入端。同时，第四逻辑门芯片还用于接入第二互锁电路的驱动信号（第一驱动信号），第四逻辑门芯片输出第二互锁电路的驱动信号（第一驱动信号），此时第二互锁电路的驱动信号（第一驱动信号）被低电平拉低，此时理解为第四逻辑门芯片输出低电平信号至三电平逆变电路10中的开关管，开关管的驱动关闭后开关管的电流会下降以至于不会再过流。

在一实施例中，参照图3，所述第一互锁电路包括第一与门电路和第二与门电路；所述第一与门电路的输入端和所述第二与门电路的输入端均与所述驱动电路20的输出端连接，所述第二与门电路的输出端与所述三电平逆变电路10的第一输入端连接。

可以理解的是，本实施例中的第一与门电路和第二与门电路均采用MC14081BDR2G型号的逻辑门芯片实现，即第一与门电路对应为第一逻辑门芯片，第二与门电路对应为第二逻辑门芯片。具体地，第一逻辑门芯片和第二逻辑门芯片均用于接入第一驱动信号Q1_PWM和第三驱动信号Q3_PWM，当第三驱动信号Q3_PWM为低电平时，第一逻辑门芯片输出第一驱动信号Q1_PWM至第三与门电路，第二逻辑门芯片输出第一驱动信号Q1_PWM至三电平逆变电路10中开关管；当第三驱动信号Q3_PWM为高电平时，第一逻辑门芯片输出低电平信号至第三与门电路，第二逻辑门芯片输出低电平信号至三电平逆变电路10中开关管，以使开关管关闭，由此实现一次互锁。

在一实施例中，参照图3，所述第二互锁电路包括第三与门电路；

所述第三与门电路第一输入端与所述驱动电路20的输出端连接，所述第三与门电路的第二输入端与所述第一与门电路的输出端连接，所述第三与门电路的输出端与所述逐波限流电路50的第二输入端连接。

可以理解的是，本实施例中的第三与门电路采用MC14081BDR2G型号的逻辑门芯片实现，即第三与门电路对应为第三逻辑门芯片。具体地，第三逻辑门芯片用于接入第四驱动信号Q4_PWM和第一逻辑门芯片输出的驱动信号，当第四驱动信号Q4_PWM为低电平时，第三逻辑门芯片输出第一逻辑门芯片的驱动信号；当第四驱动信号Q4_PWM为高电平时，第三逻辑门芯片输出低电平信号至三电平逆变电路10中开关管，以使开关管关闭，由此实现二次互锁。

在一实施例中，所述驱动电路20包括：

隔离半桥驱动芯片，所述隔离半桥驱动芯片具有输入脚和输出脚；

所述隔离半桥驱动芯片输入脚与所述三电平逆变电路10的第一输出端连接，所述隔离半桥驱动芯片的输出脚与所述互锁电路30的输入端连接。

可以理解的是，隔离半桥驱动芯片用于将三电平逆变电路10中开关管的控制信号转换为驱动信号（高电平信号/低电平信号），并输出至三电平逆变电路10，以控制三电平逆变电路10中开关管的导通/截止。具体地，隔离半桥驱动芯片将第一开关管的第一驱动信号Q1_PWM、第三开关管的第三驱动信号Q3_PWM、第四开关管的第四驱动信号Q4_PWM输出至三电平逆变电路10中的开关管，以对开关管的驱动信号进行二次驱动互锁，以防止开关管直通造成损坏。

本发明还提出一种电源装置，包括如以上内容所述的三电平逆变逐波限流电路50。

可以理解的是，电源装置中设置有三电平逆变逐波限流电路50，不仅用于在三电平逆变电路10中上下桥的开关管同时为高电平时，将两者的驱动高电平拉低，以防止开关管损坏；还用于在流经三电平逆变电路10的开关管的电流发生过流时，控制三电平逆变电路10的开关管关闭，以使流经开关管的电流会下降以至于不会再过流，从而实现过流保护的功能。此外，在流经三电平逆变电路10的开关管的电流停止过流时，三电平逆变逐波限流电路50并非即刻将开关管打开，而是等到下一个软件发过来的PWM波的上升沿到来时才会控制开关管打开。如此，既可以防止发生过流时损坏开关管，又可以避免开关管关断后被瞬时打开，导致开关管的启动频率变高增加开关损耗。因此，电源装置中的三电平逆变逐波限流电路50实现了开关管互锁和逐波限流的作用，大大增强了三电平逆变电路10的带载能力，且维持了开关管的安全使用。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，包括：

三电平逆变电路；

驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述三电平逆变电路的第一输出端连接；所述驱动电路，用于输出所述三电平逆变电路中开关管的驱动信号；

互锁电路，所述互锁电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述互锁电路的输出端分别与所述三电平逆变电路的第一输入端连接；所述互锁电路，用于将所述驱动信号进行驱动互锁，并输出互锁信号至所述三电平逆变电路中的开关管，以对所述三电平逆变电路中的上下桥开关管进行互锁；

过流保护电路，所述过流保护电路的输入端与所述三电平逆变电路的第二输出端连接；所述过流保护电路，用于检测流经所述三电平逆变电路中开关管的电流，并在检测到流经所述开关管的电流出现过流时输出过流保护信号；

逐波限流电路，所述逐波限流电路的第一输入端与所述过流保护电路的输出端连接，所述逐波限流电路的第二输入端与所述互锁电路的输出端连接，所述逐波限流电路的输出端与所述三电平逆变电路的第三输入端连接；

所述逐波限流电路，用于在接收所述驱动互锁后的驱动信号和所述过流保护信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管，以使所述三电平逆变电路中的开关管关闭；以及，在接收不到所述过流保护信号时停止输出电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管，直至接收到下一触发信号时输出高电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管，以使所述三电平逆变电路中的开关管重新开启。

2.如权利要求1所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，包括：

逆变电流采样电路，所述逆变电流采样电路的输入端与所述三电平逆变电路的第二输出端连接，所述逆变电流采样电路的输出端与所述过流保护电路的输入端连接；

所述逆变电流采样电路，用于采集流经所述三电平逆变电路中开关管的电流，并根据所述电流输出电流采样信号至所述过流保护电路。

3.如权利要求2所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，所述逆变电流采样电路包括：

采样电阻，所述采样电阻的输入端与所述三电平逆变电路的第二输出端连接；所述采样电阻，用于采集所述三电平逆变电路中开关管的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号；

运算放大器，所述运算放大器的输入端与所述采样电阻的输出端连接；所述运算放大器，用于将所述电压信号进行信号放大；

负载电阻，所述负载电阻的输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述负载电阻的输出端与所述过流保护电路的输入端连接；所述负载电阻，用于根据所述信号放大后的电压信号输出电流采样信号至所述过流保护电路。

4.如权利要求2所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，过流保护电路包括：

第二采样电阻，所述第二采样电阻的输入端与所述逆变电流采样电路的输出端连接；所述第二采样电阻，用于将所述电流采样信号转换为电压信号；

电压比较器，所述电压比较器的输入端与所述第二采样电阻的输出端连接，所述电压比较器的输出端与所述逐波限流电路的第一输入端连接；所述电压比较器，用于将所述电压信号与基准电压进行比较，并在检测所述电压信号达到基准电压时，输出过流保护信号至所述逐波限流电路。

5.如权利要求1所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，所述驱动电路用于输出所述三电平逆变电路中开关管的第一驱动信号、第三驱动信号和第四驱动信号。

6.如权利要求5所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，所述互锁电路包括：

第一互锁电路，所述第一互锁电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述第一互锁电路的第一输出端与所述三电平逆变电路的第一输入端连接；

所述第一互锁电路，用于接收所述第一驱动信号和所述第三驱动信号，并在检测所述第三驱动信号为低电平信号时，输出所述第一驱动信号至所述三电平逆变电路；以及在检测所述第三驱动信号为高电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路；

第二互锁电路，所述第二互锁电路的第一输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述第二互锁电路的第二输入端与所述第一互锁电路的第二输出端连接，所述第二互锁电路的输出端与所述三电平逆变电路的第二输入端连接；

所述第二互锁电路，用于接收所述第四驱动信号和所述第一互锁电路输出的第一驱动信号，并在检测所述第四驱动信号为低电平信号时，输出所述第一驱动信号至所述三电平逆变电路；以及在检测所述第四驱动信号为高电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路。

7.如权利要求6所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，所述第一互锁电路包括第一与门电路和第二与门电路；

所述第一与门电路的输入端和所述第二与门电路的输入端均与所述驱动电路的输出端连接，所述第二与门电路的输出端与所述三电平逆变电路的第一输入端连接。

8.如权利要求6所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，所述第二互锁电路包括第三与门电路；

所述第三与门电路第一输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述第三与门电路的第二输入端与所述第一与门电路的输出端连接，所述第三与门电路的输出端与所述逐波限流电路的第二输入端连接。

9.如权利要求1所述的三电平逆变逐波限流电路，其特征在于，所述逐波限流电路包括：

触发器，所述触发器具有输入脚和输出脚；

所述触发器的输入脚与所述过流保护电路的输出端连接；所述触发器，用于接收所述过流保护信号并输出低电平信号；

第四与门电路，所述第四与门电路的第一输入端与所述触发器的输出脚连接，所述第四与门电路的第二输入端与所述互锁电路的输出端连接，所述第四与门电路的输出端与所述三电平逆变电路的第三输入端连接；所述第四与门电路，用于在接收所述驱动互锁后的驱动信号和所述低电平信号时，输出低电平信号至所述三电平逆变电路中的开关管。

10.一种电源装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的三电平逆变逐波限流电路。