CN209056920U - 一种用于母线短路故障的功率器件保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于母线短路故障的功率器件保护电路，该电路将保护二极管与所述电容反并联，所述保护二极管的阳极连接所述电容的负极，所述保护二极管的阴极连接所述电容的正极。本实用新型在发生母线短路故障时，短路电流大部分将会分流到保护二极管，只有很小一部分电流会通过功率器件，有效的保护光伏系统前级母线短路故障下功率器件不受损坏，提高逆变器系统的可靠性，减少发电量的损失。本实用新型可靠性高，结构简单，成本低，体积小，易于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电领域，尤其涉及一种用于母线短路故障的功率器件保护电路。
背景技术
目前，现有的光伏系统逆变器前级以及集散式汇流箱的一般都是采用boost升压电路，如图1所示。而传统的boost升压电路拓扑以及有源、无源软开关拓扑在母线短路故障时并无法对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及主二极管等功率器件进行保护，致使一旦发生母线短路故障，boost升压电路的支撑电容Co以及后级的逆变侧母线电容Cbus会向短路点泄放能量，此时线路寄生电感中的短路电流一般是数十倍乃至数百倍的工作电流，很大的短路电流将会冲击IGBT以及boost拓扑中的主二极管，造成IGBT或者二极管的损坏。一旦boost升压电路损坏，即使短路故障恢复，逆变器也不能正常工作，只能更换功率板或者机器，造成很大的发电量损失，而且一定程度上增加了发电成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于通过一种用于母线短路故障的功率器件保护电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于母线短路故障的功率器件保护电路，其包括保护二极管，所述保护二极管与电容反并联，所述保护二极管的阳极连接所述电容的负极，所述保护二极管的阴极连接所述电容的正极，所述电容与功率器件直接或间接相连。
特别地，所述电容为boost升压电路的支撑电容Co，所述功率器件包括boost升压电路中的功率器件Q1和功率器件D1，所述boost升压电路的支撑电容Co与逆变侧母线电容Cbus并联，所述保护二极管D2的阳极连接所述支撑电容Co的负极，所述保护二极管D2的阴极连接所述支撑电容Co的正极。
特别地，所述功率器件Q1采用绝缘栅双极型晶体管；所述功率器件D1采用二极管。
本实用新型提出的用于母线短路故障的功率器件保护电路对于功率器件与电容直接或间接相连的电路，将保护二极管与所述电容反并联，所述保护二极管的阳极连接所述电容的负极，所述保护二极管的阴极连接所述电容的正极，如此一来，在发生母线短路故障时，短路电流大部分将会分流到保护二极管，只有很小一部分电流会通过功率器件，有效的保护光伏系统前级母线短路故障下功率器件不受损坏，提高逆变器系统的可靠性，减少发电量的损失，而且本实用新型可靠性高，结构简单，成本低，体积小，易于推广应用。
附图说明
图1为传统boost升压电路拓扑结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的用于母线短路故障的功率器件保护电路应用于boost升压电路的示意图；
图3为本实用新型实施例提供的用于母线短路故障的功率器件保护电路另一应用示意图；
图4为本实用新型实施例提供的用于母线短路故障的功率器件保护电路另一应用示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实施例中用于母线短路故障的功率器件保护电路具体包括保护二极管，所述保护二极管与电容反并联，所述保护二极管的阳极连接所述电容的负极，所述保护二极管的阴极连接所述电容的正极，所述电容与功率器件直接或间接相连。需要说明是的，所述功率器件包括双极型、单极型以及复合型电力电子器件、二极管中的一种或其组合,如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、MOS管等。
具体的，如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的用于母线短路故障的功率器件保护电路应用于boost升压电路的示意图。在本实施例中所述电容为boost升压电路的支撑电容Co，所述功率器件包括boost升压电路中的功率器件Q1和功率器件D1，所述boost升压电路的支撑电容Co与逆变侧母线电容Cbus并联，所述保护二极管D2的阳极连接所述支撑电容Co的负极，所述保护二极管D2的阴极连接所述支撑电容Co的正极。具体工作原理如下：当母线A，B处发生短路时，支撑电容Co以及逆变侧母线电容Cbus一起向短路点释放能量，电容中储存的能量会存在于线路中的寄生电感Ls中，寄生电感Ls中短路电流在没有保护二极管D2时会全部经过功率器件Q1与功率器件D1，由于此短路电流是正常工作电流的数十倍乃至数百倍，会导致功率器件Q1或者功率器件D1损坏，而本实用新型在增加保护二极管D2之后，寄生电感Ls中短路电流的大部分会经过保护二极管D2，只有很小一部分通过功率器件Q1、功率器件D1，保护了功率器件Q1与功率器件D1，保护了该部分的正常功能不受影响，当短路故障消除处理后，该电路可以正常运行，不受影响。在图2所示的实施例中所述功率器件Q1为绝缘栅双极型晶体管；所述功率器件D1为二极管。
需要说明的是，本实用新型不局限于在图2所示的boost升压拓扑中的应用，还可以应用于任何功率器件与电容直接或间接相连的电路中，具体应用如图3和图4所示，图3中功率器件包括MOS管Q1、二极管D1，D2为保护二极管；图4中功率器件包括MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D2、二极管D3，D2为保护二极管。图3和图4中通过保护二极管D2实现母线短路故障下的功率器件保护的原理与本实用新型在boost升压拓扑的应用相同，鉴于上文已有说明，在此不再赘述。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于母线短路故障的功率器件保护电路，其特征在于，该电路包括保护二极管，所述保护二极管与电容反并联，所述保护二极管的阳极连接所述电容的负极，所述保护二极管的阴极连接所述电容的正极，所述电容与功率器件直接或间接相连。
2.根据权利要求1所述的用于母线短路故障的功率器件保护电路，其特征在于，所述电容为boost升压电路的支撑电容Co，所述功率器件包括boost升压电路中的功率器件Q1和功率器件D1，所述boost升压电路的支撑电容Co与逆变侧母线电容Cbus并联，所述保护二极管D2的阳极连接所述支撑电容Co的负极，所述保护二极管D2的阴极连接所述支撑电容Co的正极。
3.根据权利要求2所述的用于母线短路故障的功率器件保护电路，其特征在于，所述功率器件Q1采用绝缘栅双极型晶体管，功率器件D1采用二极管。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201821841540.2U CN209056920U (zh) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | 一种用于母线短路故障的功率器件保护电路 |
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Publications (1)
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ID=67052979
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| CN201821841540.2U Active CN209056920U (zh) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | 一种用于母线短路故障的功率器件保护电路 |
Country Status (1)
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|---|---|
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2018
- 2018-11-09 CN CN201821841540.2U patent/CN209056920U/zh active Active
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