CN209029915U - 基于逆变器负载短路的限流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有高精度，动态响应快的逆变器负载短路限流电路，当负载发生短路并到达设置的限流点，在判断为短路故障的时间内，能够输出限流故障信号给控制芯片，控制芯片使能驱动信号，逆变器无输出，输出电流减小，当输出电流低于设置的限流点时，控制芯片使能驱动信号，逆变器正常工作，保证输出电流在限流点附近浮动，避免产品因短路电流过大而损坏。

Description

基于逆变器负载短路的限流保护电路

技术领域

本实用新型涉及航空电气系统保护，属于电气安全领域。具体涉及基于逆变器负载短路的限流保护电路。

背景技术

航空领域中的逆变器产品判断是否发生负载短路需要一定的时间，而如果发生负载短路，不采措施，逆变器将势必因为电流过大而损坏，面对这一需求，需要一种限流策略，在逆变器判断是否发生负载短路的时间内，对输出电流进行限制。

传统的逆变器限流策略通过输出采样电阻采集输出电流，采用这种方式采样电路势必会消耗一定能量，降低逆变器产品的效率，采样电阻的温漂也会影响逆变器限流电路控制的稳定性。

发明内容

本实用新型的目的：

本实用新型的目的是提供一种具有高精度，动态响应快的逆变器负载短路限流电路，当负载发生短路并到达设置的限流点，在判断为短路故障的时间内，能够输出限流故障信号给控制芯片，控制芯片失能驱动信号，逆变器无输出，输出电流减小，当输出电流低于设置的限流点时，控制芯片使能驱动信号，逆变器正常工作，保证输出电流在限流点附近浮动，避免产品因短路电流过大而损坏。

本实用新型采取的技术方案为：

基于逆变器负载短路的限流保护电路，包括霍尔电流检测电路、限流采样点设置电路、限流故障判断电路；

其中，霍尔电流检测电路主要实现逆变器输出交流电流信号的检测，由霍尔电流传感器U1，电阻R1、R2，电容C1、C2、C3组成，U1的供电正端V+连接+15V供电，供电负端V－连接－15V供电，+15V供电、－15V供电与地之间分别接有电容C1和C2，U1的输出端Vout与地之间并联电容C3、电阻R1、R2，采样电阻R1、R2将电流信号转换为电压信号，Vout输出为实时监测的A相电流采样值；

限流采样点设置电路确定逆变器短路保护限流值的大小，由电阻R3、R4，运算放大器U2组成，电阻R3、R4的公共端与运算放大器U2的输入正端连接，运算放大器U2的输入负端与输出端连接，电阻R3另一端连接5V电源，电阻R4另一端接地；

限流故障判断电路实现判断输出电流对应的采样电压是否超过设定的限流阈值，限流故障判断电路由运算放大器U3，电阻R5、R6、R7、R8，电容C4、C5组成；运算放大器U2的输出端与运算放大器U3的3脚间串接电阻R5，U1的输出端Vout与运算放大器U3的2脚间串接电阻R6，运算放大器U3的2脚与7脚通过电阻R7连接，运算放大器U3，运算放大器U3的1脚和4脚接地，8脚接+15V供电，+15V供电与地之间通过电容C4来滤除霍尔电流传感器的电源中的高频干扰，电阻R8和电容C5的公共端与运算放大器U3的7脚连接，并连接控制芯片FPGA的控制引脚，在过载时控制逆变器关闭驱动，电阻R8另一端接3.3V供电，电容C5另一端接地，电阻R8起到上拉作用，当没有发生负载短路时，限流故障判断电路输出高电平，当输出电流对应的采样电压超过设定的限流阈值，限流故障判断电路输出低电平。

其特征在于，霍尔电流检测电路中，+15V供电、－15V供电与地之间通过电容C1和C2来滤除霍尔电流传感器的电源中的高频干扰。

其特征在于，U1的输出端Vout与地之间采用电容C3来实现滤波的功能，并提供较稳定的电流信号。

其特征在于，电阻R5、R6、R7组成了滞回比较器，避免电路在限流阈值点震荡。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的基于逆变器负载短路的限流保护电路，通过霍尔电流检测电路、限流采样点设置电路、限流故障判断电路，提供一种具有高精度，动态响应快的逆变器负载短路限流电路，当负载发生短路并到达设置的限流点，在判断为短路故障的时间内，能够输出限流故障信号给控制芯片，控制芯片失能驱动信号，逆变器无输出，输出电流减小，当输出电流低于设置的限流点时，控制芯片使能驱动信号，逆变器正常工作，保证输出电流在限流点附近浮动，避免产品因短路电流过大而损坏。较传统的限流策略，本实用新型实现简单、可靠性更高，能够进行快速相应。

附图说明

图1是霍尔电流检测电路

图2是限流采样点设置电路

图3是限流故障判断电路

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。

图1为霍尔电流检测电路。由霍尔电流传感器U1，电阻R1、R2，电容C1、C2、C3组成。C1、C2为0.1u电容，滤除霍尔电流传感器供电端的高频干扰，设逆变器输出交流对应的有效值为I，则可知，转换为对应的电压信号Vi＝I·(R1·R2)/(R1+R2)。

通过控制芯片FPGA检测限流故障判断电路的输出电压，当出现限流故障信号，比较器芯片U3的7脚输出低电平，将传输给FPGA的驱动信号使能端信号由高电平变为低电平，将不输出驱动信号，此时逆变器没有输出，输出电流将不断减小。

当比较器芯片U3输入的霍尔电流传感器U1输出A相电流采样值小于限流采样点设置电路输出的限流阈值电压时，限流故障信号变为高电平，控制芯片输出高电平驱动使能信号，FPGA将正常输出驱动信号，逆变器正常工作。

若限流故障未消除，电流依然将不断升高，直到输出电流对应的采样电压值大于设定的限流阈值，逆变器停止工作，没有输出，此过程将不断重复，输出电流将一直在设定的电压阈值附近不断波动，从而起到限制电流过大的作用，此信号会触发FPGA芯片计时功能，当限流故障满足判定时间后，逆变器进入保护状态，停止工作。

本实用新型在逆变器负载短路故障判定时间内，很好的起到了限流功能，防止逆变器产品因电流过大而损坏。

Claims (4)

1.基于逆变器负载短路的限流保护电路，包括霍尔电流检测电路、限流采样点设置电路、限流故障判断电路；

其中，霍尔电流检测电路主要实现逆变器输出交流电流信号的检测，由霍尔电流传感器U1，电阻R1、R2，电容C1、C2、C3组成，U1的供电正端V+连接+15V供电，供电负端V-连接-15V供电，+15V供电、-15V供电与地之间分别接有电容C1和C2，U1的输出端Vout与地之间并联电容C3、电阻R1、R2，采样电阻R1、R2将电流信号转换为电压信号，Vout输出为实时监测的A相电流采样值；

限流采样点设置电路确定逆变器短路保护限流值的大小，由电阻R3、R4，运算放大器U2组成，电阻R3、R4的公共端与运算放大器U2的输入正端连接，运算放大器U2的输入负端与输出端连接，电阻R3另一端连接5V电源，电阻R4另一端接地；

限流故障判断电路实现判断输出电流对应的采样电压是否超过设定的限流阈值，限流故障判断电路由运算放大器U3，电阻R5、R6、R7、R8，电容C4、C5组成；运算放大器U2的输出端与运算放大器U3的3脚间串接电阻R5，U1的输出端Vout与运算放大器U3的2脚间串接电阻R6，运算放大器U3的2脚与7脚通过电阻R7连接，运算放大器U3，运算放大器U3的1脚和4脚接地，8脚接+15V供电，+15V供电与地之间通过电容C4来滤除霍尔电流传感器的电源中的高频干扰，电阻R8和电容C5的公共端与运算放大器U3的7脚连接，并连接控制芯片FPGA的控制引脚，在过载时控制逆变器关闭驱动，电阻R8另一端接3.3V供电，电容C5另一端接地，电阻R8起到上拉作用，当没有发生负载短路时，限流故障判断电路输出高电平，当输出电流对应的采样电压超过设定的限流阈值，限流故障判断电路输出低电平。

2.如权利要求1所述的基于逆变器负载短路的限流保护电路，其特征在于，霍尔电流检测电路中，+15V供电、-15V供电与地之间通过电容C1和C2来滤除霍尔电流传感器的电源中的高频干扰。

3.如权利要求2所述的基于逆变器负载短路的限流保护电路，其特征在于，U1的输出端Vout与地之间采用电容C3来实现滤波的功能，并提供较稳定的电流信号。

4.如权利要求3所述的基于逆变器负载短路的限流保护电路，其特征在于，电阻R5、R6、R7组成了滞回比较器，避免电路在限流阈值点震荡。