CN202840489U - 逆变器输出短路保护和输出过载保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，包括：单片机控制单元(01)、驱动模块(02)、全桥功率变换器(03)、电压检测电路(04)、整流滤波电路(05)、电流检测电路(07)、峰值检波电路(08)及电压电流环保护电路(06)；所述电压电流环电路分别与所述峰值检波电路、所述整流电路和所述单片机控制单元连接，所述单片机控制单元、所述驱动模块、所述全桥功率变换器、所述电流检测电路和所述峰值检波电路构成闭合回路A；所述单片机控制单元、所述驱动模块、所述全桥功率变换器、电压检测电路、整流滤波电路构成闭合回路B。本实用新型提供的逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，能够提高逆变器输出短路保护和输出过载保护的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子领域，具体涉及一种逆变器输出短路保护和输出过载保护装置。
背景技术
随着风能、太阳能得到越来越广泛的应用，传统的直流变交流技术不仅仅用作于不间断停电电源中，在风能、太阳能发电和家用太阳能利用方面也是越来越多的得到推广使用，这就对逆变电源的连续工作和逆变电源适应所处的工作环境提出了更高的要求，特别是在适应不同特性的负载方面要求逆变电源要经得住浪涌负载的冲击，同时要求逆变电源对输出端的负载在出现过载、短路时要及时做出保护，这也是一直困扰现有逆变技术一个难题。
现有逆变电源在负载出现短路故障和过载时一般是靠检测电源的工作电流来判别负载是否有短路，即通过设定一定的阀值与工作电流信号进行比较，由于逆变器所面临的负载的特殊性及有感性负载、容性负载、阻性等负载，这些负载有的在工作时会产生比额度工作电流大很多的浪涌电流，当有浪涌负载出现时，逆变器的保护电路很难准确的判断出是因为负载短路还是负载特性所决定的，当阀值设置得太小，保护电路容易出现误触发保护，当阀值设置得太大，逆变器的功率元件会因工作电流过大而损坏，另外，逆变器会因负载的突变会出现停机或是无法正常启动的现象。为了适应这些不同特性的负载要求，所以一般不得不加大逆变电源功率器件的功率等级，这样使得电路成本增加。
实用新型内容
为克服上述缺陷，本实用新型提供了一种逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，能够提高逆变器输出短路保护和输出过载保护的可靠性，而且可提高电能变换装置中逆变器在输出过载，输出短路状态下得到可靠的保护，使之能长期可靠的运行。
为实现上述目的，本实用新型提供一种变器输出短路保护和输出过载保护装置，其改进之处在于，所述装置包括：单片机控制单元(01)、驱动模块(02)、全桥功率变换器(03)、电压检测电路(04)、整流滤波电路(05)、电流检测电路(07)、峰值检波电路(08)及电压电流环保护电路(06)；所述电压电流环电路分别与所述峰值检波电路、所述整流电路和所述单片机控制单元连接，所述单片机控制单元、所述驱动模块、所述全桥功率变换器、所述电流检测电路和所述峰值检波电路构成闭合回路；所述全桥功率变换器的输出侧依次连接所述电压检测电路和所述整流滤波电路；所述整流滤波电路的输出侧与所述单片机控制单元连接。
本实用新型提供的优选技术方案中，所述单片机控制单元采用型号为79F082的芯片。
本实用新型提供的第二优选技术方案中，所述驱动模块采用型号为lR2110的芯片。
本实用新型提供的第三优选技术方案中，所述全桥功率变换器由lGBT器件构成。
与现有技术比，本实用新型提供的一种逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，可以有效的防止因负载过载、短路对逆变电源的损坏；而且，由于负载短路保护和负载过载保护分别采用了判别电压和电流的方式，保护电路不会误触发，当负载突变时逆变电源也能稳定、可靠的工作，特别是在输出负载在短路的情况下开启电源时，电源的短路电流很小，可有效的防止对功率器件的冲击，大大的提高了电源的安全性和可靠性，同时也减小了成本。
附图说明
图1为逆变器输出短路保护和输出过载保护装置的结构图。
图2为电流检测、电压检测、电压电流环保护电路原理图。
具体实施方式
逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，包括单片机控制单元、驱动模块、全桥功率变换器、电压检测电路、整流滤波电路、电流检测电路、峰值检波电路及电压电流环保护电路。所述电压、电流环电路与所述峰值检波电路连接，所述电压、电流环电路与所述整流电路连接，所述单片机控制单元分别与所述的电压、电流环保护电路和所述整流电路以及所述峰值检波电路连接，所述单片机控制单元与所述驱动模块、所述全桥功率变换器连接。
所述的峰值检波电路与电流检测电路连接，所属的电流检测电路与所述的全桥功率变换器连接。
所述的整流滤波电路与所述的电压检测电路连接，所述的电压检测电路与所述的全桥功率变换器输出端连接。
通过降压变压器对逆变器输出电压进行采样，经整流滤波后得到与输出电压成比例的正直流电压VFB，VFB同时加到单片机控制单元和电压、电流环保护电路。当电源开启时，由于单片机控制单元设有软启动功能输出电压会从0V缓慢升至额定输出电压，在逆变器启动时单片机控制单元同时检测VFB，如负载有短路则VFB为0V，单片机控制单元会立即关闭SPWM信号输出，起到在负载短路开机时逆变器得到保护。在逆变器正常运行过程中，当出现负载短路情况时，同样的VFB突然的会变为0V，此时电压、电流环保护电路输出高电平到单片机控制单元，检测到此电平后会立即关闭SPWM信号输出，使逆变电源得到保护。
通过电流检测电路对逆变电源工作电流进行采样，经峰值检波放大电路得到与逆变电源输出功率大小成比例的正电压lp-p，lp-p同时加到单片机控制单元和电压、电流环保护电路，单片机对此信号进行A/D采样用于判别输出负载大小，以便对输出过载实行延时保护。lp-p加到电压、电流环保护电路与预先所设设定的基准电压进行比较，当输出负载超过说设过载保护的最大值时，电压、电流环保护电路输出高电平到单片机控制单元，检测到此电平后会立即关闭SPWM信号输出，使逆变电源得到保护。
由于的逆变电源在开启的瞬间，其输出电压为0V，为防止电压、电流环保护电路产生中断信号关闭SPWM信号，在开启其电源时，单片机控制单元会向电压、电流环保护电路发出电平信号VST，此信号用于在逆变电源在软启动过程中仅将电压环保电路进行封锁，使之输出低电平，以便电源能正常启动。
下面通过实施例对逆变器输出短路保护和输出过载保护装置做进一步说明。
如图1所示，逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，包括单片机控制单元01，、驱动模块02、全桥功率变换器03、电流检测电路04、峰值检波电路05、电压电流环保护电路06、电压检测电路07、整流滤波电路08，同时还包括单片机控制单元01与驱动模块02、电流检测电路04、峰值检波电路05、电压电流环保护电路06连接，峰值检波电路05与电压电流环保护电路06连接，峰值检波电路05与电流检测电路04连接，整流滤波电路08与电压电流环保护电路06、电压检测电路07连接。
通过降压变压器对逆变器输出电压进行采样，经整流滤波后得到与输出电压成比例的正直流电压VFB，VFB同时加到单片机控制单元和电压、电流环保护电路。当电源开启时，由于单片机控制单元设
有软启动功能输出电压会从0V缓慢升至额定输出电压，在逆变器启动的时单片机控制单元同时检测VFB，如负载有短路则VFB为0V，单片机控制单元会立即关闭SPWM信号输出，起到在负载短路开机时逆变器得到保护。在逆变器正常运行过程中，当出现负载短路情况时，同样的VFB突然的会变为0V，此时电压、电流环保护电路输出高电平到单片机控制单元，检测到此电平后会立即关闭SPWM信号输出，使逆变电源得到保护。
通过电流检测电路对逆变电源工作电流进行采样，经峰值检波放大电路得到与逆变电源输出功率大小成比例的正电压lp-p，lp-p同时加到单片机控制单元和电压、电流环保护电路，单片机对此信号进行A/D采样用于判别输出负载大小，以便对输出过载实行延时保护。lp-p加到电压、电流环保护电路与预先所设设定的基准电压进行比较，当输出负载超过说设过载保护的最大值时，电压、电流环保护电路输出高电平到单片机控制单元，检测到此电平后会立即关闭SPWM信号输出，使逆变电源得到保护。
由于的逆变电源在开启的瞬间，其输出电压为0V，为防止电压、电流环保护电路产生中断信号关闭SPWM信号，在开启其电源时，单片机控制单元会向电压、电流环保护电路发出电平信号VST，此信号用于在逆变电源在软启动过程中仅将电压环保电路进行封锁，使之输出低电平，以便电源能正常启动。
图2为电流检测、电压检测、电压电流环保护电路原理图，电流信号C_sense经U3B放大检波后得到对应相于对负载大小的电压信号lp-p，lp-p一路经开关二极管D16加到由U4A组成的电压电流保保护电路，当此信号超过我们预先所设定的最大值时，U4A输出高电平，单片机接到此信号后会立即关闭SPWM信号，逆变器将停止工作。此外，单片机还会对lp-p信号进行A/D采样用于判断负载大小，实现对输出过载的延时保护，以便使启动功率达到逆变器3倍额度功率的负载能顺利启动。
逆变器输出电压经降压变压器降压后加到整流D9、D10、D13、D14、C4组成的整流滤波回路后得到VFB，在逆变器输出正常时，比较器U4B输出低电平，当负载短路时，U4B会输出高电平，此点评经R22、D4，加到由U4A组成的电压电流保保护电路，U4A输出高电平，单片机接到此信号后会立即关闭SPWM信号，逆变器将停止工作。此外，单片机还会对VFB信号进行A/D采样用于判断输出电压大小和开机时负载是否有短路发生，当逆变器开启时，单片机在执行软启动时同时还检测VFB信号，当单片机发出的SPWM信号的脉冲宽度增加时，如果没检测到VFB信号单片机会认为负载有短路发生，此时单片机会立即关闭SPWM信号，逆变器将停止工作，整过过程时间很短，在负载短路的情况下开启逆变器时，逆变器的功率原件在承受很小冲击电流的情况下就能得到快速可靠地保护。
由于电源在刚开启时电源没有输出，为了让电源能正常启动，单片机会发出低电平信号VST使Q23、Q1导通，强行让D4的A端为低电平，待电源正常启动后单片机会让VST变成高点平使Q23、Q1截止，为保护电路正常工作做好准备。
所述单片机控制单元采用型号为79F082的芯片。所述驱动模块采用型号为lR2110的芯片。所述全桥功率变换器由lGBT器件构成。
需要声明的是，本实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
Claims (4)
1.一种逆变器输出短路保护和输出过载保护装置，其特征在于，所述装置包括：单片机控制单元(01)、驱动模块(02)、全桥功率变换器(03)、电压检测电路(04)、整流滤波电路(05)、电流检测电路(07)、峰值检波电路(08)及电压电流环保护电路(06)；所述电压电流环电路分别与所述峰值检波电路、所述整流电路和所述单片机控制单元连接，所述单片机控制单元、所述驱动模块、所述全桥功率变换器、所述电流检测电路和所述峰值检波电路构成闭合回路；所述全桥功率变换器的输出侧依次连接所述电压检测电路和所述整流滤波电路；所述整流滤波电路的输出侧与所述单片机控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单片机控制单元采用型号为79F082的芯片。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动模块采用型号为lR2110的芯片。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述全桥功率变换器由lGBT器件构成。
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