CN208522645U - 应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路，三电平有源滤波器包括两个第一主功率开关管、两个第二主功率开关管、第一驱动芯片和第二驱动芯片，限流保护电路包括与非门电路和两个延时导通电路，与非门电路的两个输入端分别与电流检测模块和电压检测模块的输出端电连接，两个延时导通电路的输入端分别与与非门电路的输出端电连接，两个延时导通电路的输出端分别与第一、二驱动芯片的输入端电连接，使得第一、二驱动芯片在输出状态变化时具有微秒级延时差，进而使得两个第一主功率开关管和两个第二主功率开关管在工作状态变化时具有微秒级延时差，有效确保了四个主功率开关管的电压应力保持平衡，提高了整个系统运行的安全性。

Description

应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路

技术领域

本实用新型涉及有源滤波器技术领域，具体提供一种应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路。

背景技术

经研究发现，有源滤波器在工作中，通常会因为负载突变、出现尖峰电流导致输出电流大于可靠工作状态，而出现过电流现象，从而影响系统的安全可靠运行。

为了实现对有源滤波器的过流保护，现有技术中通常是在检测到过流信号时传送给主控芯片，主控芯片调节该相的主功率开关管的PMW(脉冲宽度调制)的占空比，减小流过该相主功率开关管的开通时间、较小电流，当过流信号消失后，再正常开通上述主功率开关管。然而，通过主控芯片调节延时的时间长，不能有效地控制尖峰电流在主功率开关管的安全承受范围内。

有鉴于此，特提出本实用新型。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路，其能够有效地确保四个主功率开关管的电压应力保持平衡，提高了整个系统运行的安全性。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路，三电平有源滤波器包括四个分别设置于桥臂上的主功率开关管、用以检测四个所述主功率开关管的电流信息的电流检测模块、用以检测该三电平有源滤波器直流母线上的电压信息的电压检测模块、以及驱动芯片，其中，所述电流检测模块和所述电压检测模块均分别电连接于所述驱动芯片，所述驱动芯片控制四个所述主功率开关管相应的开通或者关断；将位于外侧的两个主功率开关管分别定义为第一主功率开关管，将位于内侧的两个主功率开关管分别定义为第二主功率开关管；相应的，所述驱动芯片具有一用以驱动两个所述第一主功率开关管开通或者关断的第一驱动芯片和一用以驱动两个所述第二主功率开关管开通或者关断的第二驱动芯片；

所述限流保护电路包括与非门电路和两个延时导通电路，其中，所述与非门电路的两个输入端分别对应与所述电流检测模块的输出端和所述电压检测模块的输出端电连接，两个所述延时导通电路的输入端均分别与所述与非门电路的输出端电连接，且两个所述延时导通电路的输出端还分别对应与所述第一驱动芯片的输入端和所述第二驱动芯片的输入端电连接，并使得所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片在输出状态变化时具有微秒级延时差，进而使得两个所述第一主功率开关管和两个所述第二主功率开关管在工作状态变化时具有微秒级延时差。

作为本实用新型的进一步改进，所述与非门电路具有第一与非门、第二与非门和第三与非门，其中，所述第一与非门的两个输入端分别对应与所述电流检测模块的输出端和所述电压检测模块的输出端电连接，所述第二与非门的两个输入端均分别与所述第一与非门的输出端电连接；所述第三与非门的一输入端电连接于所述第二与非门的输出端，所述第三与非门的另一输入端电连接于外部电压源，且所述第三与非门的输出端引出一信号输出线；

两个所述延时导通电路分别定义为第一延时导通电路和第二延时导通电路，其中，所述第一延时导通电路具有第一二极管、第一电阻和第一电容，所述第一二极管的正极电连接于所述信号输出线，所述第一二极管的负极电连接于所述第一驱动芯片的输入端，所述第一电阻的一端亦电连接于所述信号输出线，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的一端并联连接于所述第一二极管的负极，且所述第一电容的另一端接地；

所述第二延时导通电路具有第二二极管、第二电阻和第二电容，所述第二二极管的负极电连接于所述信号输出线，所述第二二极管的正极电连接于所述第二驱动芯片的输入端，所述第二电阻的一端亦电连接于所述信号输出线，所述第二电阻的另一端和所述第二电容的一端并联连接于所述第二二极管的正极，且所述第二电容的另一端接地。

作为本实用新型的进一步改进，所述与非门电路还具有第三电阻，所述第三电阻的一端电连接于所述信号输出线，另一端接地。

本实用新型的有益效果是：通过在三电平有源滤波器中配置限流保护电路，使得两个所述第一主功率开关管和两个所述第二主功率开关管在工作状态变化时具有微秒级延时差，从而有效地确保了四个所述主功率开关管的电压应力保持平衡，提高了整个系统运行的安全性。

附图说明

图1为本实用新型所述三电平有源滤波器的工作原理方框示意图；

图2为本实用新型所述限流保护电路的电路原理示意图。

结合附图，作以下说明：

1——电流检测模块 2——电压检测模块

3——第一主功率开关管 4——第二主功率开关管

5——第一驱动芯片 6——第二驱动芯片

7——限流保护电路

具体实施方式

下面参照图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

实施例1：

请参阅附图1所示，其为本实用新型所述三电平有源滤波器的工作原理方框示意图。三电平有源滤波器包括四个分别设置于桥臂上的主功率开关管、用以检测四个所述主功率开关管的电流信息的电流检测模块1、用以检测该三电平有源滤波器直流母线上的电压信息的电压检测模块2、以及驱动芯片，其中，所述电流检测模块1和所述电压检测模块2均分别电连接于所述驱动芯片，所述驱动芯片控制四个所述主功率开关管相应的开通或者关断；特别的，将位于外侧的两个主功率开关管分别定义为第一主功率开关管3，将位于内侧的两个主功率开关管分别定义为第二主功率开关管4；相应的，所述驱动芯片具有一用以驱动两个所述第一主功率开关管3开通或者关断的第一驱动芯片5和一用以驱动两个所述第二主功率开关管4开通或者关断的第二驱动芯片6；

所述限流保护电路7包括与非门电路和两个延时导通电路，其中，所述与非门电路的两个输入端分别对应与所述电流检测模块1的输出端和所述电压检测模块2的输出端电连接，两个所述延时导通电路的输入端均分别与所述与非门电路的输出端电连接，且两个所述延时导通电路的输出端还分别对应与所述第一驱动芯片5的输入端和所述第二驱动芯片6的输入端电连接，并使得所述第一驱动芯片5和所述第二驱动芯片6在输出状态变化时具有微秒级延时差，进而使得两个所述第一主功率开关管3和两个所述第二主功率开关管4在工作状态变化时具有微秒级延时差，从而确保了四个所述主功率开关管的电压应力保持平衡。

在本实施例中，优选的，详见附图2所示，所述与非门电路具有第一与非门U1、第二与非门U2和第三与非门U3，其中，所述第一与非门U1的两个输入端分别对应与所述电流检测模块1的输出端和所述电压检测模块2的输出端电连接，所述第二与非门U2的两个输入端均分别与所述第一与非门U1的输出端电连接；所述第三与非门U3的一输入端电连接于所述第二与非门U2的输出端，所述第三与非门U3的另一输入端电连接于外部电压源，且所述第三与非门U3的输出端引出一信号输出线；

两个所述延时导通电路分别定义为第一延时导通电路和第二延时导通电路，其中，所述第一延时导通电路具有第一二极管D1、第一电阻R1和第一电容C1，所述第一二极管D1的正极电连接于所述信号输出线，所述第一二极管D1的负极电连接于所述第一驱动芯片5的输入端，所述第一电阻R1的一端亦电连接于所述信号输出线，所述第一电阻R1的另一端和所述第一电容C1的一端并联连接于所述第一二极管D1的负极，且所述第一电容C1的另一端接地；

所述第二延时导通电路具有第二二极管D2、第二电阻R2和第二电容C2，所述第二二极管D2的负极电连接于所述信号输出线，所述第二二极管D2的正极电连接于所述第二驱动芯片6的输入端，所述第二电阻R2的一端亦电连接于所述信号输出线，所述第二电阻R2的另一端和所述第二电容C2的一端并联连接于所述第二二极管D2的正极，且所述第二电容C2的另一端接地。

进一步优选的，所述与非门电路还具有第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端电连接于所述信号输出线，另一端接地。

在本实施例中，所述主功率开关管、电流检测模块1、电压检测模块2、以及驱动芯片等均为本领域技术人员所熟知的公知技术，而且上述元器件或模块不属于本实用新型专利的改进技术内容，故上述元器件或模块的具体电路结构在此不做一一详述。

另外，本实用新型还提供了所述限流保护电路的工作原理，具体为：①当电流信号OC和电压信号OVP均为正常信号时，电流信号OC和电压信号OVP均为高电平，那么相应的，所述第一与非门U1将输出低电平信号，所述第二与非门U2将输出高电平信号；而由于外部电压源输出的是高电平，那么所述第三与非门U3将输出低电平信号，相应的，所述第一驱动芯片5的使能信号Enable signal_1和所述第二驱动芯片6的使能信号Enable signal_2均为低电平，即所述第一驱动芯片5和所述第二驱动芯片6正常输出，四个所述主功率开关管均分别处于开通状态；

②当出现过流现象或者过压现象时，电流信号OC和/或者电压信号OVP为低电平，那么相应的，所述第一与非门U1将输出高电平信号，所述第二与非门U2将输出低电平信号；再由于外部电压源输出的是高电平，那么所述第三与非门U3将输出高电平信号，相应的，一方面，所述第三与非门U3输出的高电平信号会直接经过所述第一二极管D1来直接封锁所述第一驱动芯片5，进而使得两个所述第一主功率开关管3被封锁住，处于关断状态；另一方面，所述第三与非门U3输出的高电平信号会经过所述第二电阻R2和第二电容C2延时1.5微秒后、封锁所述第二驱动芯片6，进而使得两个所述第二主功率开关管4被封锁住，处于关断状态；

③当过流现象或者过压现象消失后，电流信号OC和电压信号OVP均恢复为高电平，那么，所述第二驱动芯片6的使能信号Enable signal_2会直接经过所述第二二极管D2、没有延时的直接恢复到低电平，解除所述第二驱动芯片6、以及两个所述第二主功率开关管4的封锁，进而使得两个所述第二主功率开关管4处于开通状态；而所述第一驱动芯片5的使能信号Enable signal_1会经过所述第一电阻R1和第一电容C1延时1.5微秒后恢复到低电平，解除所述第一驱动芯片5、以及两个所述第一主功率开关管3的封锁，进而使得两个所述第一主功率开关管3处于开通状态。

由于两个所述第一主功率开关管3和两个所述第二主功率开关管4在工作状态发生变化时具有1.5微秒的延时差，从而能够有效地保证了各个主功率开关管的电压应力平衡，提高了整个系统运行的安全性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路，三电平有源滤波器包括四个分别设置于桥臂上的主功率开关管、用以检测四个所述主功率开关管的电流信息的电流检测模块(1)、用以检测该三电平有源滤波器直流母线上的电压信息的电压检测模块(2)、以及驱动芯片，其中，所述电流检测模块(1)和所述电压检测模块(2)均分别电连接于所述驱动芯片，所述驱动芯片控制四个所述主功率开关管相应的开通或者关断；其特征在于：将位于外侧的两个主功率开关管分别定义为第一主功率开关管(3)，将位于内侧的两个主功率开关管分别定义为第二主功率开关管(4)；相应的，所述驱动芯片具有一用以驱动两个所述第一主功率开关管(3)开通或者关断的第一驱动芯片(5)和一用以驱动两个所述第二主功率开关管(4)开通或者关断的第二驱动芯片(6)；

所述限流保护电路(7)包括与非门电路和两个延时导通电路，其中，所述与非门电路的两个输入端分别对应与所述电流检测模块(1)的输出端和所述电压检测模块(2)的输出端电连接，两个所述延时导通电路的输入端均分别与所述与非门电路的输出端电连接，且两个所述延时导通电路的输出端还分别对应与所述第一驱动芯片(5)的输入端和所述第二驱动芯片(6)的输入端电连接，并使得所述第一驱动芯片(5)和所述第二驱动芯片(6)在输出状态变化时具有微秒级延时差，进而使得两个所述第一主功率开关管(3)和两个所述第二主功率开关管(4)在工作状态变化时具有微秒级延时差。

2.根据权利要求1所述的应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路，其特征在于：所述与非门电路具有第一与非门(U1)、第二与非门(U2)和第三与非门(U3)，其中，所述第一与非门(U1)的两个输入端分别对应与所述电流检测模块(1)的输出端和所述电压检测模块(2)的输出端电连接，所述第二与非门(U2)的两个输入端均分别与所述第一与非门(U1)的输出端电连接；所述第三与非门(U3)的一输入端电连接于所述第二与非门(U2)的输出端，所述第三与非门(U3)的另一输入端电连接于外部电压源，且所述第三与非门(U3)的输出端引出一信号输出线；

两个所述延时导通电路分别定义为第一延时导通电路和第二延时导通电路，其中，所述第一延时导通电路具有第一二极管(D1)、第一电阻(R1)和第一电容(C1)，所述第一二极管(D1)的正极电连接于所述信号输出线，所述第一二极管(D1)的负极电连接于所述第一驱动芯片(5)的输入端，所述第一电阻(R1)的一端亦电连接于所述信号输出线，所述第一电阻(R1)的另一端和所述第一电容(C1)的一端并联连接于所述第一二极管(D1)的负极，且所述第一电容(C1)的另一端接地；

所述第二延时导通电路具有第二二极管(D2)、第二电阻(R2)和第二电容(C2)，所述第二二极管(D2)的负极电连接于所述信号输出线，所述第二二极管(D2)的正极电连接于所述第二驱动芯片(6)的输入端，所述第二电阻(R2)的一端亦电连接于所述信号输出线，所述第二电阻(R2)的另一端和所述第二电容(C2)的一端并联连接于所述第二二极管(D2)的正极，且所述第二电容(C2)的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的应用于三电平有源滤波器中的限流保护电路，其特征在于：所述与非门电路还具有第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的一端电连接于所述信号输出线，另一端接地。