CN209929950U - 一种过电流保护集成的晶闸管模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及晶闸管技术领域，特别是一种过电流保护集成的晶闸管模块，包括连接在主回路上的晶闸管单体V1和电流互感器T1，所述电流互感器T1通过AC/DC整流桥U1和电流检测与保护电路输入端相连接，所述电流检测与保护电路输出端和晶闸管模块驱动脉冲输入信号Vg连接到逻辑与门U2输入端，所述逻辑与门U2输出端与晶闸管触发电路输入端相连接，所述晶闸管触发电路输出端与晶闸管单体V1相连接。采用上述结构后，本实用新型使晶闸管模块在过电流时可实现过电流保护；过电流保护电路封装在晶闸管模块之中，提高了晶闸管模块的可靠性、集成度，简化了晶闸管模块的外围驱动、保护设计。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶闸管技术领域，特别是一种过电流保护集成的晶闸管模块。
背景技术
由晶闸管构成的电力电子变换装置中控制系统发生故障、可逆调速系统中正反组晶闸管模块环流过大、交流输入电压过高、装置接入负载过载等情况下，均会引起电力电子装置中的晶闸管器件过电流。由于电力电子器件晶闸管的过流能力比变压器等电气设备过载能力弱，且过电流是导致晶闸管器件失效的主要原因之一，因此对晶闸管模块进行过电流保护至关重要。
一般的晶闸管模块过电流保护措施主要在晶闸管主回路中安装电流检测装置和过电流继电器。通过电流检测装置来判断晶闸管主回路电流是否超过限定值，来使能过电流继电器及晶闸管触发电路动作。但是该方法动作电流整定值较难确定，且晶闸管主回路外接的电流检测装置和过电流继电器可靠性易受安装及使用环境的影响。
中国发明专利CN 108880516 A公开了一种类晶闸管过流保护电路，包括驱动输入端、类晶闸管保 护电路、VDMOS管M及采样反馈电路；保护结构是通过一个类晶闸管结构实现的，具体为一个PNP、一个NPN的管子连接构成。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种对晶闸管模块有效进行过流保护的电路。
为解决上述的技术问题，本实用新型的一种过电流保护集成的晶闸管模块，包括连接在主回路上的晶闸管单体V1和电流互感器T1，所述电流互感器T1通过AC/DC整流桥U1和电流检测与保护电路输入端相连接，所述电流检测与保护电路输出端和晶闸管模块驱动脉冲输入信号Vg连接到逻辑与门U2输入端，所述逻辑与门U2输出端与晶闸管触发电路输入端相连接，所述晶闸管触发电路输出端与晶闸管单体V1相连接。
优选的，所述电流检测与保护电路包括串接的电流检测电路和保护电路。
优选的，所述电流检测电路包括依次连接的滤波器电路、差分采样电路、跟随器和二极管钳位电路。
优选的，所述滤波器电路包括电阻R0-R4、电容C1和电容C2，所述电阻R0连接在AC/DC整流桥U1的两输出端之间，电阻R1和电阻R2的串联电路连接在AC/DC整流桥U1的一个输出端与差分采样电路之间，电阻R3和电阻R4的串联电路连接在AC/DC整流桥U1的另一个输出端与差分采样电路之间；所述电阻R1和电阻R2的中间连接点通过电容C1接地，电阻R3和电阻R4的中间连接点通过电容C2接地。
优选的，所述差分采样电路包括电阻R5-R7和放大器AMP1，所述放大器AMP1的正极输入端通过电阻R5接地，所述放大器AMP1的负极输入端通过电阻R6与放大器AMP1的输出端相连接，所述放大器AMP1的输出端通过电阻R7与跟随器相连接。
优选的，所述跟随器采用放大器AMP2，所述放大器AMP2的正极输入端与电阻R7相连接，所述放大器AMP2的负极输入端与放大器AMP2的输出端相连接，所述放大器AMP2的输出端与二极管钳位电路相连接。
优选的，所述二极管钳位电路包括反向串联在电源和地之间的二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和二极管D2之间通过电阻R8与放大器AMP2的输出端相连接，所述二极管D2两端并联电容C3。
优选的，所述保护电路包括比较器COMP1，所述比较器COMP1的正极输入端通过电阻R9与电流检测电路相连接，所述比较器COMP1的负极输入端通过电阻R10与电源相连接，所述比较器COMP1的负极输入端通过电阻R11接地。
优选的，所述比较器COMP1的输出端通过电阻R12和电容C4的串联滤波电路接地，所述电阻R12和电容C4的中间连接点与逻辑与门U2输入端相连接。
采用上述结构后，本实用新型将驱动电路与晶闸管过电流保护电路封装在晶闸管模块内，通过晶闸管模块内部的电流检测装置、过电流比较模块实现过电流信号的整定，并通过过电流信号与驱动信号的逻辑比较实现驱动脉冲封锁，使晶闸管模块在过电流时可实现过电流保护。过电流保护电路封装在晶闸管模块之中，提高了晶闸管模块的可靠性、集成度，简化了晶闸管模块的外围驱动、保护设计。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型电流检测与保护电路的电路原理图。
图2为本实用新型过电流保护集成的晶闸管模块示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型的一种过电流保护集成的晶闸管模块，包括连接在主回路上的晶闸管单体V1和电流互感器T1，所述电流互感器T1通过AC/DC整流桥U1和电流检测与保护电路输入端相连接，所述电流检测与保护电路输出端和晶闸管模块驱动脉冲输入信号Vg连接到逻辑与门U2输入端，所述逻辑与门U2输出端与晶闸管触发电路输入端相连接，所述晶闸管触发电路输出端与晶闸管单体V1相连接。
如图1和图2所示，所述电流检测与保护电路包括串接的电流检测电路和保护电路。其中，所述电流检测电路包括依次连接的滤波器电路、差分采样电路、跟随器和二极管钳位电路。所述滤波器电路包括电阻R0-R4、电容C1和电容C2，所述电阻R0连接在AC/DC整流桥U1的两输出端之间，电阻R1和电阻R2的串联电路连接在AC/DC整流桥U1的一个输出端与差分采样电路之间，电阻R3和电阻R4的串联电路连接在AC/DC整流桥U1的另一个输出端与差分采样电路之间；所述电阻R1和电阻R2的中间连接点通过电容C1接地，电阻R3和电阻R4的中间连接点通过电容C2接地。所述差分采样电路包括电阻R5-R7和放大器AMP1，所述放大器AMP1的正极输入端通过电阻R5接地，所述放大器AMP1的负极输入端通过电阻R6与放大器AMP1的输出端相连接，所述放大器AMP1的输出端通过电阻R7与跟随器相连接。所述跟随器采用放大器AMP2，所述放大器AMP2的正极输入端与电阻R7相连接，所述放大器AMP2的负极输入端与放大器AMP2的输出端相连接，所述放大器AMP2的输出端与二极管钳位电路相连接。所述二极管钳位电路包括反向串联在电源和地之间的二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和二极管D2之间通过电阻R8与放大器AMP2的输出端相连接，所述二极管D2两端并联电容C3。
所述AC/DC整流桥U1对电流互感器T1采集电流进行整流，所述差分采样电路对电流采样信号进行滤波并将其调理成电压信号，所述差分采样电路输出与由二极管D1和二极管D2构成的二极管钳位电路相连接对采样调理电压信号进行输出限幅。
如图1所示，所述保护电路包括比较器COMP1，所述比较器COMP1的正极输入端通过电阻R9与电流检测电路相连接，所述比较器COMP1的负极输入端通过电阻R10与电源相连接，所述比较器COMP1的负极输入端通过电阻R11接地。所述比较器COMP1的输出端通过电阻R12和电容C4的串联滤波电路接地，所述电阻R12和电容C4的中间连接点与逻辑与门U2输入端相连接。所述电流检测电路输出的差分采样电压信号接比较器，与由电阻R10和电阻R11分压得到的动作电流整定值比较得到过电流故障信号，过电流故障信号经由电阻R12和电容C4构成的滤波器输出最终的过电流故障信号，用于封锁脉冲或接至外接设备用于设备停机。
本实用新型的工作原理如下：所述电流互感器T1原边侧连接至晶闸管单体V1的主回路上检测电流，所述电流互感器T1副边侧连接至AC/DC整流桥U1，所述AC/DC整流桥U1用于将检测的交流电流信号整流成直流信号，所述AC/DC整流桥U1输出连接至电流检测与保护电路得到过电流故障信号Fault，所述过电流故障信号Fault与晶闸管模块驱动脉冲输入信号Vg连接至逻辑与门芯片U2进行逻辑运算用于晶闸管模块故障时封锁脉冲。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (9)
1.一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：包括连接在主回路上的晶闸管单体V1和电流互感器T1，所述电流互感器T1通过AC/DC整流桥U1和电流检测与保护电路输入端相连接，所述电流检测与保护电路输出端和晶闸管模块驱动脉冲输入信号Vg连接到逻辑与门U2输入端，所述逻辑与门U2输出端与晶闸管触发电路输入端相连接，所述晶闸管触发电路输出端与晶闸管单体V1相连接。
2.按照权利要求1所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述电流检测与保护电路包括串接的电流检测电路和保护电路。
3.按照权利要求1所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述电流检测电路包括依次连接的滤波器电路、差分采样电路、跟随器和二极管钳位电路。
4.按照权利要求3所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述滤波器电路包括电阻R0-R4、电容C1和电容C2，所述电阻R0连接在AC/DC整流桥U1的两输出端之间，电阻R1和电阻R2的串联电路连接在AC/DC整流桥U1的一个输出端与差分采样电路之间，电阻R3和电阻R4的串联电路连接在AC/DC整流桥U1的另一个输出端与差分采样电路之间；所述电阻R1和电阻R2的中间连接点通过电容C1接地，电阻R3和电阻R4的中间连接点通过电容C2接地。
5.按照权利要求4所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述差分采样电路包括电阻R5-R7和放大器AMP1，所述放大器AMP1的正极输入端通过电阻R5接地，所述放大器AMP1的负极输入端通过电阻R6与放大器AMP1的输出端相连接，所述放大器AMP1的输出端通过电阻R7与跟随器相连接。
6.按照权利要求5所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述跟随器采用放大器AMP2，所述放大器AMP2的正极输入端与电阻R7相连接，所述放大器AMP2的负极输入端与放大器AMP2的输出端相连接，所述放大器AMP2的输出端与二极管钳位电路相连接。
7.按照权利要求6所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述二极管钳位电路包括反向串联在电源和地之间的二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和二极管D2之间通过电阻R8与放大器AMP2的输出端相连接，所述二极管D2两端并联电容C3。
8.按照权利要求2所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述保护电路包括比较器COMP1，所述比较器COMP1的正极输入端通过电阻R9与电流检测电路相连接，所述比较器COMP1的负极输入端通过电阻R10与电源相连接，所述比较器COMP1的负极输入端通过电阻R11接地。
9.按照权利要求8所述的一种过电流保护集成的晶闸管模块，其特征在于：所述比较器COMP1的输出端通过电阻R12和电容C4的串联滤波电路接地，所述电阻R12和电容C4的中间连接点与逻辑与门U2输入端相连接。
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