CN212572067U - 新型逆变电源输出短路双重保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种新型逆变电源输出短路双重保护电路，包括电流采样电路、第一重保护电路和第二重保护电路，所述电流采样电路分别与所述第一重保护电路、第二重保护电路电连接，所述电流采样电路用于将前端电路中逆变输出的交流电流信号转换成交流电压信号，所述第一重保护电路用于对交流电压进行短路检测，并在检测到输出短路时关断SPWM波逆变驱动信号，所述第二重保护电路用于对过流信号进行检测，并在检测到过流信号时关闭逆变输出，通过第一重保护电路和第二重保护电路实现对逆变电源输出短路进行快速、可靠的双重保护，提高了短路保护的可靠性。

Description

新型逆变电源输出短路双重保护电路

技术领域

本实用新型涉及逆变电源输出短路保护电路技术领域，具体涉及一种新型逆变电源输出短路双重保护电路。

背景技术

由于逆变电源负载的多样性和不确定性，对逆变电源的正常运行带来了很大的影响和挑战。稳定、可靠的逆变电源输出短路保护对逆变电源的正常工作显得尤为重要，逆变电源的输出短路保护电路需要在逆变电源出现输出短路故障时，能够迅速的关断输出，保护逆变电源不至于损坏。

传统的逆变输出短路保护电路一般由电流采样电路和短路保护电路组成，电流检测电路对逆变电流采样，并将采样的交流电流信号转换为交流电压信号，然后输入到短路保护电路，经过二极管的整流和电容的滤波，转换为直流电压信号，再将该直流电压信号通过比较器与基准电压比较从而达到控制逆变器输出的短路保护。

但是这种电路保护速度较慢，在冲击电流过大时，会出现误动作等情况。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种避免冲击电流过大造成误动作的新型逆变电源输出短路双重保护电路，提供快速、可靠的保护。

一种新型逆变电源输出短路双重保护电路，其包括电流采样电路、第一重保护电路和第二重保护电路，所述电流采样电路分别与所述第一重保护电路、第二重保护电路电连接，所述电流采样电路用于采样前端电路中逆变输出的交流电流信号并将交流电流信号转换成交流电压信号，所述第一重保护电路包括依次电连接的电流检测电路、与非门控制电路和 SPWM波输出控制电路，所述第一重保护电路用于对交流电压进行短路检测，并在检测到输出短路时关断SPWM波逆变驱动信号，所述第二重保护电路包括依次电连接的比较电路、光耦隔离电路和逆变输出控制电路，所述第二重保护电路用于对过流信号进行检测，并在检测到过流信号时关闭逆变输出。

优选地，每个所述电路分别具有输入端和输出端，所述电流采样电路具有采样电阻，所述采样电阻用于将交流电流信号转换为交流的电压信号，所述采样电阻串接于逆变输出的N 线，所述采样电阻一端接逆变电源输出端的地，另一端为输出电流的采样端，所述电流检测电路的输入端、比较电路的输入端分别与所述电流采样电路的输出端相连。

优选地，所述电流检测电路的输出端与所述与非门控制电路的输入端相连，所述与非门控制电路的输出端与所述SPWM波输出控制电路的输入端相连，所述电流检测电路用于对所述交流电压信号进行短路检测，并将短路信号转换成高电平信号，所述与非门控制电路将高电平信号翻转为低电平信号，所述SPWM波输出控制电路用于在低电平信号时控制关闭 SPWM波逆变驱动信号。

优选地，所述比较电路的输出端与所述光耦隔离电路的输入端相连，所述光耦隔离电路的输出端与所述逆变输出控制电路的输入端相连，所述比较电路用于对过流信号进行检测，所述光耦隔离电路用于隔离所述过流信号，所述逆变输出控制电路用于在逆变输出短路时关闭逆变输出。

优选地，所述电流检测电路包括型三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、第一辅助源和多个电阻，多个所述电阻包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述三极管Q6的基极和三极管Q5的发射极分别与所述电流采样电路的输出端相连，所述三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极相连，三极管Q5的发射极还通过电阻R3与三极管Q6的发射极相连，三极管Q5的基极与三极管Q6的发射极相连，三极管Q6的发射极通过电阻R4接信号地，三极管Q5的集电极、三极管Q6的集电极分别与三极管Q7的基极相连，并通过电阻R2连接第一辅助源，第一辅助源与三极管Q7的发射极相连，所述三极管Q7的集电极通过电阻 R5接信号地，所述三极管Q7的集电极为电流检测电路的输出端。

优选地，所述与非门控制电路具有第一与非门集成电路U1和第二辅助源，所述第一与非门集成电路U1的一个输入端与第二辅助源相连，另一个输入端接电流检测电路的输出端，所述第一与非门集成电路U1的输出端为所述与非门控制电路的输出端。

优选地，所述SPWM波输出控制电路具有第二与非门集成电路U2和第三辅助源，所述第二与非门集成电路U2的一个输入端输入SPWM逆变驱动信号，一个输入端与第三辅助源相连，另一个输入端与与非门控制电路的输出端相连，第二与非门集成电路U2的输出端为SPWM波输出控制电路的输出端。

优选地，所述比较电路包括三极管Q8、比较器U3、第四辅助源、负辅助源-VEE1、电容C4和多个电阻，多个所述电阻包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，所述电流采样电路的输出端通过电阻R9与三极管Q8的发射极相连，电流采样电路的输出端通过电容 C4与三极管Q8的基极相连，所述三极管Q8的基极与信号地相连，所述三极管Q8的集电极与比较器U3的同相输入端相连，比较器U3的同相输入端经过电阻R7与第四辅助源相连，所述比较器U3的反向输入端经过电阻R8接信号地，比较器U3的反向输入端同时也经过电阻R6与第四辅助源相连，比较器U3的供电脚分别与第四辅助源、负辅助源-VEE1相连，比较器U3的输出端为比较电路的输出端。

优选地，所述光耦隔离电路包括光耦U4、电阻R10、辅助源+VCC和第五辅助源，所述光耦U4具有多个引脚，分别为第1引脚、第2引脚、第3引脚和第4引脚，所述比较电路的输出端通过电阻R10与第2引脚相连，所述第1引脚与第五辅助源相连，所述第3引脚接直流输入地，所述第4引脚与辅助源+VCC连接，所述第4引脚为光耦隔离电路的输出端，当比较电路输出为低电平时，经过光耦隔离电路后，输出低电平。

优选地，所述逆变输出控制电路包括电阻R11、三极管Q9、稳压管Z1和继电器K1，所述继电器K1具有线圈，所述光耦隔离电路的输出端与稳压管Z1的阴极相连，稳压管Z1 的阳极与三极管Q9的基极相连，三极管Q9的基极经过电阻R11接直流输入地，所述三极管Q9的发射极接直流输入地，三极管Q9的集电极与继电器K1的线圈的一端相连，继电器 K1的线圈的另一端与辅助源+VCC相连。

上述新型逆变电源输出短路双重保护电路中，电流采样电路将逆变输出的交流电流信号转换成交流电压信号，第一重保护电路对交流电压进行短路检测，并在检测到输出短路时关断SPWM波逆变驱动信号，从而切断输出；第二重保护电路对过流信号进行检测，并在检测到过流信号时关闭逆变输出，通过第一重保护电路和第二重保护电路实现对逆变电源输出短路进行快速、可靠的双重保护。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的新型逆变电源输出短路双重保护电路的电路示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，示出本实用新型实施例的一种新型逆变电源输出短路双重保护电路，其包括电流采样电路1、第一重保护电路2和第二重保护电路3，所述电流采样电路1分别与所述第一重保护电路2、第二重保护电路3电连接，所述电流采样电路1用于采集前端电路4中逆变输出的交流电流信号，并将采集的交流电流信号转换成交流电压信号，所述第一重保护电路2包括依次电连接的电流检测电路21、与非门控制电路22和SPWM波输出控制电路23，所述第一重保护电路2用于对交流电压进行短路检测，并在检测到输出短路时关断SPWM波逆变驱动信号，所述第二重保护电路3包括依次电连接的比较电路31、光耦隔离电路32和逆变输出控制电路33，所述第二重保护电路3用于对过流信号进行检测，并在检测到过流信号时关闭逆变输出。

优选地，每个所述电路分别具有输入端和输出端，所述电流采样电路1具有采样电阻R1，所述采样电阻R1串接于逆变输出的N线，所述采样电阻R1一端接逆变电源输出端的地，另一端为输出电流的采样端，以将交流电流信号通过采样电阻R1转换为交流的电压信号，所述电流检测电路21的输入端、比较电路31的输入端分别与所述电流采样电路1的输出端相连。

优选地，所述电流检测电路21的输出端与所述与非门控制电路22的输入端相连，所述与非门控制电路22的输出端与所述SPWM波输出控制电路23的输入端相连，所述电流检测电路21用于对所述交流电压信号进行短路检测，并将短路信号转换成高电平信号，所述与非门控制电路22将高电平信号翻转为低电平信号，所述SPWM波输出控制电路23用于在低电平信号时控制关闭SPWM波逆变驱动信号。

优选地，所述比较电路31的输出端与所述光耦隔离电路32的输入端相连，所述光耦隔离电路32的输出端与所述逆变输出控制电路33的输入端相连，所述比较电路31用于对过流信号进行检测，所述光耦隔离电路32用于隔离所述过流信号，所述逆变输出控制电路33 用于在逆变输出短路时关闭逆变输出。

优选地，所述电流检测电路21包括三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、第一辅助源211、电容C2、电容C3和多个电阻，多个所述电阻包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻 R5，所述三极管Q5和三极管Q6为NPN型，所述三极管Q7为PNP型。所述三极管Q6的基极和三极管Q5的发射极分别与所述电流采样电路1的输出端相连，所述三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极相连，三极管Q5的发射极还通过电阻R3与三极管Q6的发射极相连，电容C3并在电阻R3两端，三极管Q5的基极与三极管Q6的发射极相连，三极管Q6 的发射极通过电阻R4接信号地，三极管Q5的集电极、三极管Q6的集电极分别与三极管 Q7的基极相连，并通过电阻R2连接第一辅助源211，电容C2并接在电阻R2的两端，第一辅助源211与三极管Q7的发射极相连，所述三极管Q7的集电极通过电阻R5接信号地，所述三极管Q7的集电极为电流检测电路21的输出端。当电流采样电路1输出的正弦信号的正半波出现幅值大于设定的三极管饱和门限值时，三极管Q6、三极管Q7导通，电流检测电路21立即输出高电平信号；当电流采样电路1输出的正弦信号的负半波幅值大于设定三极管饱和门限值时，三极管Q5、三极管Q7导通，电流检测电路21立即输出高电平信号。

优选地，所述与非门控制电路22具有第一与非门集成电路U1和第二辅助源221，所述第一与非门集成电路U1的一个输入端与第二辅助源221相连，另一个输入端接电流检测电路21的输出端，所述第一与非门集成电路U1的输出端为所述与非门控制电路22的输出端。电流检测电路21输出高电平时，与非门控制电路22输出低电平。

优选地，所述SPWM波输出控制电路23具有第二与非门集成电路U2和第三辅助源231，所述第二与非门集成电路U2的一个输入端输入SPWM逆变驱动信号，一个输入端与第三辅助源231相连，另一个输入端与与非门控制电路22的输出端相连，第二与非门集成电路U2的输出端为SPWM波输出控制电路23的输出端。第二与非门集成电路U2控制SPWM波逆变驱动信号的输出，当出现逆变电源短路故障时，交流电流采样信号幅度会过高，电流检测电路21检测到电流采样信号的幅度高于预定电流保护值，电流检测电路21立即输出高电平，经过与非门控制电路22输出低电平，再经过SPWM波输出控制电路23迅速关断SPWM波逆变驱动信号的输出，完成对逆变电源输出短路故障的第一重保护。

优选地，所述比较电路31包括三极管Q8、比较器U3、第四辅助源311、负辅助源-VEE1、电容C4和多个电阻，多个所述电阻包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，所述三极管Q8为NPN型，所述电流采样电路1的输出端通过电阻R9与三极管Q8的发射极相连，电流采样电路1的输出端通过电容C4与三极管Q8的基极相连，所述三极管Q8的基极与信号地相连，所述三极管Q8的集电极与比较器U3的同相输入端相连，比较器U3的同相输入端经过电阻R7与第四辅助源311相连，所述比较器U3的反向输入端经过电阻R8接信号地，比较器U3的反向输入端同时也经过电阻R6与第四辅助源311相连，比较器U3的供电脚分别与第四辅助源311、负辅助源-VEE1相连，比较器U3的输出端为比较电路31的输出端。当电流采样信号负半波的幅值大于三极管Q8的饱和导通值时，三极管Q8导通，使比较器U3的同相输入端电压低于反向输入端的基准电压，比较电路31输出低电平信号。

优选地，所述光耦隔离电路32包括光耦U4、电阻R10、辅助源+VCC和第五辅助源321，所述光耦U4具有多个引脚，分别为第1引脚、第2引脚、第3引脚和第4引脚，所述比较电路31的输出端通过电阻R10与第2引脚相连，所述第1引脚与第五辅助源321相连，所述第3引脚接直流输入地，所述第4引脚与辅助源+VCC连接，所述第4引脚为光耦隔离电路32的输出端，当比较电路31输出为低电平时，经过光耦隔离电路32输出低电平。

优选地，所述逆变输出控制电路33包括电阻R11、三极管Q9、稳压管Z1和继电器K1，所述继电器K1具有线圈，设有二极管D1并接于继电器K1两端，所述三极管Q9为NPN 型，所述光耦隔离电路32的输出端与稳压管Z1的阴极相连，稳压管Z1的阳极与三极管Q9 的基极相连，三极管Q9的基极经过电阻R11接直流输入地，所述三极管Q9的发射极接直流输入地，三极管Q9的集电极与继电器K1的线圈的一端相连，继电器K1的另一端与辅助源+VCC相连，继电器K1的常开触头控制逆变电压的输出。当逆变电源输出短路故障时，采样电流信号大，采样电流信号的负半波幅值高于设定的保护值，比较电路31输出低电平，光耦隔离电路32输出低电平，逆变输出控制电路33的继电器K1断开，关断逆变输出，实现对逆变输出短路故障的第二重保护。

上述新型逆变电源输出短路双重保护电路中，优选地，第一重保护电路2通过电流检测电路21实现对该交流电压信号的短路检测，将短路信号转换成高电平信号，再通过与非门控制电路22将检测到的高电平信号翻转为低电平信号，该低电平信号通过SPWM波输出控制电,23控制SPWM波逆变驱动信号关闭，从而实现对逆变输出短路的第一重保护；第二重保护电路3通过比较电路31，实现对过流信号的检测，通过光耦隔离电路32实现对信号的隔离，然后通过逆变输出控制电路33实现对逆变输出短路时关闭输出的第二重保护，解决了现有短路保护电路因为负载的冲击电流较大而出现的逆变电源短路输出保护误动作的问题，并能对短路故障进行第二重保护，提高了短路保护的可靠性。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，包括电流采样电路、第一重保护电路和第二重保护电路，所述电流采样电路分别与所述第一重保护电路、第二重保护电路电连接，所述电流采样电路用于采集前端电路中逆变输出的交流电流信号并将交流电流信号转换成交流电压信号，所述第一重保护电路包括依次电连接的电流检测电路、与非门控制电路和SPWM波输出控制电路，所述第一重保护电路用于对交流电压进行短路检测，并在检测到输出短路时关断SPWM波逆变驱动信号，所述第二重保护电路包括依次电连接的比较电路、光耦隔离电路和逆变输出控制电路，所述第二重保护电路用于对过流信号进行检测，并在检测到过流信号时关闭逆变输出。

2.如权利要求1所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，每个所述电路分别具有输入端和输出端，所述电流采样电路具有采样电阻，所述采样电阻用于将交流电流信号转换为交流的电压信号，所述采样电阻串接于逆变输出的N线，所述采样电阻一端接逆变电源输出端的地，另一端为输出电流的采样端，所述电流检测电路的输入端、比较电路的输入端分别与所述电流采样电路的输出端相连。

3.如权利要求2所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述电流检测电路的输出端与所述与非门控制电路的输入端相连，所述与非门控制电路的输出端与所述SPWM波输出控制电路的输入端相连，所述电流检测电路用于对所述交流电压信号进行短路检测，并将短路信号转换成高电平信号，所述与非门控制电路将高电平信号翻转为低电平信号，所述SPWM波输出控制电路用于在低电平信号时控制关闭SPWM波逆变驱动信号。

4.如权利要求2所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述比较电路的输出端与所述光耦隔离电路的输入端相连，所述光耦隔离电路的输出端与所述逆变输出控制电路的输入端相连，所述比较电路用于对过流信号进行检测，所述光耦隔离电路用于隔离所述过流信号，所述逆变输出控制电路用于在逆变输出短路时关闭逆变输出。

5.如权利要求3所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述电流检测电路包括型三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、第一辅助源和多个电阻，多个所述电阻包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述三极管Q6的基极和三极管Q5的发射极分别与所述电流采样电路的输出端相连，所述三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极相连，三极管Q5的发射极还通过电阻R3与三极管Q6的发射极相连，三极管Q5的基极与三极管Q6的发射极相连，三极管Q6的发射极通过电阻R4接信号地，三极管Q5的集电极、三极管Q6的集电极分别与三极管Q7的基极相连，并通过电阻R2连接第一辅助源，第一辅助源与三极管Q7的发射极相连，所述三极管Q7的集电极通过电阻R5接信号地，所述三极管Q7的集电极为电流检测电路的输出端。

6.如权利要求5所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述与非门控制电路具有第一与非门集成电路U1和第二辅助源，所述第一与非门集成电路U1的一个输入端与第二辅助源相连，另一个输入端接电流检测电路的输出端，所述第一与非门集成电路U1的输出端为所述与非门控制电路的输出端。

7.如权利要求6所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述SPWM波输出控制电路具有第二与非门集成电路U2和第三辅助源，所述第二与非门集成电路U2的一个输入端输入SPWM逆变驱动信号，一个输入端与第三辅助源相连，另一个输入端与与非门控制电路的输出端相连，第二与非门集成电路U2的输出端为SPWM波输出控制电路的输出端。

8.如权利要求4所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述比较电路包括三极管Q8、比较器U3、第四辅助源、负辅助源-VEE1、电容C4和多个电阻，多个所述电阻包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，所述电流采样电路的输出端通过电阻R9与三极管Q8的发射极相连，电流采样电路的输出端通过电容C4与三极管Q8的基极相连，所述三极管Q8的基极与信号地相连，所述三极管Q8的集电极与比较器U3的同相输入端相连，比较器U3的同相输入端经过电阻R7与第四辅助源相连，所述比较器U3的反向输入端经过电阻R8接信号地，比较器U3的反向输入端同时也经过电阻R6与第四辅助源相连，比较器U3的供电脚分别与第四辅助源、负辅助源-VEE1相连，比较器U3的输出端为比较电路的输出端。

9.如权利要求8所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述光耦隔离电路包括光耦U4、电阻R10、辅助源+VCC和第五辅助源，所述光耦U4具有多个引脚，分别为第1引脚、第2引脚、第3引脚和第4引脚，所述比较电路的输出端通过电阻R10与第2引脚相连，所述第1引脚与第五辅助源相连，所述第3引脚接直流输入地，所述第4引脚与辅助源+VCC连接，所述第4引脚为光耦隔离电路的输出端，当比较电路输出为低电平时，经过光耦隔离电路后，输出低电平。

10.如权利要求9所述的新型逆变电源输出短路双重保护电路，其特征在于，所述逆变输出控制电路包括电阻R11、三极管Q9、稳压管Z1和继电器K1，所述继电器K1具有线圈，所述光耦隔离电路的输出端与稳压管Z1的阴极相连，稳压管Z1的阳极与三极管Q9的基极相连，三极管Q9的基极经过电阻R11接直流输入地，所述三极管Q9的发射极接直流输入地，三极管Q9的集电极与继电器K1的线圈的一端相连，继电器K1的线圈的另一端与辅助源+VCC相连。

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