CN216699491U - 一种工频逆变器过流保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种工频逆变器过流保护电路及装置。本申请的电路包括：旁路输入模块、双向变换主功率模块、输出模块、过流保护模块、控制模块；过流保护模块用于检测双向变换主功率模块的工作电流，并在检测到该过流保护模块的工作电流大于预设值时输出一个过流信号给所述控制模块，控制模块用于在接收到过流信号时向双向变换主功率模块输出第一控制信号，以控制该双向变换主功率模块断开工作，以此来实现过流保护的功能，从而保护双向变换主功率模块的晶体管不受损害，进而保护工频逆变器不受损坏。

Description

一种工频逆变器过流保护电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种工频逆变器过流保护电路及装置。

背景技术

工频逆变器在电路转换领域经常会用到，其主要作用是将直流转换交流，但是工频逆变器的输出电流过流保护是非常重要的，过流会造成电路故障、功率器件失效，例如过流严重时会造成IGBT等重要器件损害，使得电路失去工作能力，给用户带来损失。

实用新型内容

本实施例提供一种工频逆变器过流保护电路，其目的在于对工频逆变器进行过流保护。

一种工频逆变器过流保护电路，其包括：旁路输入模块、双向变换主功率模块、输出模块、过流保护模块、控制模块；

所述旁路输入模块的输入端用于输入市电，其输出端与所述双向变换主功率模块连接，该双向变换主功率模块的输出端与所述输出模块的输入端连接，该输出模块的输出端用于连接负载；所述过流保护模块分别与所述双向变换主功率模块和控制模块连接；所述控制模块的输出端还分别与所述旁路输入模块和输出模块连接；

所述过流保护模块用于检测所述双向变换主功率模块的工作电流，并在检测到该过流保护模块的工作电流大于预设值时输出一个过流信号给所述控制模块，所述控制模块用于在接收到所述过流信号时向所述双向变换主功率模块输出第一控制信号，以控制该双向变换主功率模块断开工作。

在一种实施例中，所述双向变换主功率模块的输入端连接电池BAT；当所述过流保护模块检测到所述电池BAT的输出电压小于预设值，所述控制模块还用于控制所述旁路输入模块导通，给所述输出模块供电和/或给所述电池BAT充电。

在一种实施例中，双向变换主功率模块包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、工频变压器T1、第一电容C1、第二电容C2；

所述第一晶体管Q1的第一极与所述电池BAT的正极连接，第一晶体管 Q1的第二极与所述第二晶体管Q2的第一极连接，该第二晶体管Q2的第二极与所述电池BAT的负极连接；所述第三晶体管Q3的第一极与所述电池 BAT的正极连接，第三晶体管Q3的第二极与所述第四晶体管Q4的第一极连接，该第四晶体管Q4的第二极与所述电池BAT的负极连接；所述第一电容C1并联在所述电池BAT的两端；所述工频变压器T1的原边线圈的一端与所述第三晶体管Q3的第二极连接，另一端与所述第二晶体管Q2的第一极连接，所述工频变压器T1的副边线圈的两端为输出端并分别与所述输出模块的输入端连接；所述第二电容分别串联在所述副边线圈的两端。

在一种实施例中，所述过流保护模块包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一比较器U1C、第二比较器U1D、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、与非门 U2、第五晶体管Q5；

所述第二电阻R2的一端和第七电阻R7的一端共同构成采集端，所述第二电阻的另一端与所述第一二极管D1的负极连接，该第一二极管的正极通过所述第三电阻与所述第一比较器U1C的反相输入端连接；所述第一电阻R1的一端用于输入PWM控制信号，另一端与所述第一二极管的正极连接；所述第四电容的一端接地，另一端与所述第一电阻R1的另一端连接；所述第四电阻的一端用于输入供电电压VCC，另一端与所述第一比较器U1C的正相输入端连接；所述第五电阻R5的一端接地，另一端也与所述第一比较器的正相输入端连接，所述第三电容C3并联在所述第五电阻R5的两端；

所述第七电阻R7的另一端与所述第二二极管D2的负极连接，该第二二极管D2的正极与所述第二比较器U1D的正相输入端连接；所述第六电阻 R6的一端用于输入PWM控制信号，另一端与所述第二比较器U1D的正相输入端连接，所述第五电容C5的一端接地，另一端与所述第六电阻R6的另一端连接；所述第四电阻R4的另一端还与所述第二比较器U1D的反相输入端连接；

所述第一比较器U1C的输出端通过所述第八电阻R8与所述第五晶体管 Q5的控制极连接，其第一极用于输入供电电压VCC，其第二极与所述第三二极管D3的正极连接，所述第二比较器U1D的输出端也与所述第三二极管 D3的正极连接，该第三二极管D3的负极与所述与非门U2输入端连接，该与非门U2的输出端用于输出所述过流信号。

在一种实施例中，所述旁路输入模块包括第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N、第一开关RY1、第二开关RY2和电流互感器CT1；

所述第一开关RY1、第二开关RY2分别设置在所述第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N上，所述电流互感器CT1也设置在所述第一输入线I/P-L 上。

在一种实施例中，所述输出模块包括第一输出线O/P-L1、第二输出线 O/P-N和第三开关RY3；

所述第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N的输入端分别与所述第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N的输出端连接，所述第三开关RY3设置在所述第一输出线O/P-L1上。

在一种实施例中，还包括AC负载；所述第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N的输出端与所述AC负载的供电端连接。

一种工频逆变器过流保护装置，其特征在于,包括如上所述的工频逆变器过流保护电路。

依据上述实施例的一种工频逆变器过流保护电路，其包括：旁路输入模块、双向变换主功率模块、输出模块、过流保护模块、控制模块；过流保护模块用于检测双向变换主功率模块的工作电流，并在检测到该过流保护模块的工作电流大于预设值时输出一个过流信号给所述控制模块，控制模块用于在接收到过流信号时向双向变换主功率模块输出第一控制信号，以控制该双向变换主功率模块断开工作，以此来实现过流保护的功能，从而保护双向变换主功率模块的晶体管不受损害，进而保护工频逆变器不受损坏。

附图说明

图1为本申请实施例的过流保护电路整体结构示意图；

图2为本申请实施例的过流保护电路的电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

其中，本实施例的第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4均为N沟道型的MOS管，其第一极为漏极(D)、第二极为源极(S)、控制极为栅极(G)。

实施例一：

请参考图1，本实施例一种工频逆变器过流保护电路，其包括：旁路输入模块1、双向变换主功率模块4、输出模块2、过流保护模块5、控制模块6。旁路输入模块1的输入端用于输入市电，其输出端与双向变换主功率模块4连接，该双向变换主功率模块4的输出端与输出模块2的输入端连接，该输出模块2的输出端用于连接AC负载；过流保护模块5分别与双向变换主功率模块4和控制模块6连接；控制模块6的输出端还分别与旁路输入模块1和输出模块2连接，控制模块6用于发出控制信号控制旁路输入模块1和输出模块2的通断。过流保护模块5用于检测双向变换主功率模块4的工作电流，并在检测到该过流保护模块5的工作电流大于预设值时输出一个过流信号给控制模块6，控制模块6用于在接收到过流信号时向双向变换主功率模块4输出第一控制信号，以控制该双向变换主功率模块断开工作，以此来实现过流保护的功能，从而保护双向变换主功率模块4的晶体管不受损害，进而电路整体不受损坏。

其中，双向变换主功率模块4主要实现逆变和反向充电功能。双向变换主功率模块4的输入端连接电池BAT；当过流保护模块5检测到电池BAT 的输出电压小于预设值，控制模块6还用于控制旁路输入模块1导通，给输出模块2供电和/或给电池BAT充电。例如，当检测到电池BAT的电压不足时，控制控制旁路输入模块1导通，此时市电通过输出模块2给负载供电，同时给电池BAT充电。

其中，如图2，双向变换主功率模块4包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、工频变压器T1、第一电容C1、第二电容C2；第一晶体管Q1的第一极与电池BAT的正极连接，第一晶体管 Q1的第二极与所述第二晶体管Q2的第一极连接，该第二晶体管Q2的第二极与所述电池BAT的负极连接；第三晶体管Q3的第一极与电池BAT的正极连接，第三晶体管Q3的第二极与第四晶体管Q4的第一极连接，该第四晶体管Q4的第二极与电池BAT的负极连接；第一电容C1并联在所述电池BAT 的两端；工频变压器T1的原边线圈的一端与所述第三晶体管Q3的第二极连接，另一端与第二晶体管Q2的第一极连接，工频变压器T1的副边线圈的两端为输出端并分别与输出模块的输入端连接；第二电容C2分别串联在副边线圈的两端。

其中，过流保护模块5包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻 R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一比较器U1C、第二比较器 U1D、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、与非门U2、第五晶体管Q5；第二电阻R2的一端和第七电阻R7的一端共同构成采集端，第二电阻R2的一端与电池BAT的正极连接，第七电阻R7的一端与第二晶体管 Q2的漏极连接。第二电阻的另一端与第一二极管D1的负极连接，该第一二极管的正极通过第三电阻与所述第一比较器U1C的反相输入端连接；第一电阻R1的一端用于输入PWM控制信号，另一端与所述第一二极管的正极连接；第四电容的一端接地，另一端与第一电阻R1的另一端连接；第四电阻的一端用于输入供电电压VCC，另一端与第一比较器U1C的正相输入端连接；第五电阻R5的一端接地，另一端也与第一比较器的正相输入端连接，第三电容C3并联在第五电阻R5的两端；第七电阻R7的另一端与第二二极管 D2的负极连接，该第二二极管D2的正极与第二比较器U1D的正相输入端连接；第六电阻R6的一端用于输入PWM控制信号，另一端与第二比较器 U1D的正相输入端连接，第五电容C5的一端接地，另一端与第六电阻R6 的另一端连接；第四电阻R4的另一端还与所述第二比较器U1D的反相输入端连接；第一比较器U1C的输出端通过第八电阻R8与第五晶体管Q5的控制极(基极)连接，其第一极(发射极)用于输入供电电压VCC，其第二极(集电极)与第三二极管D3的正极连接，第二比较器U1D的输出端也与第三二极管D3的正极连接，该第三二极管D3的负极与与非门U2输入端连接，该与非门U2的输出端用于输出过流信号。本实施例的过流保护模块5 包括上桥和下桥，上桥的过流保护电路由电阻R1，电容C4，电阻R2，二极管D1，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C3，比较器U1C，电阻R8，PNP 三极管Q5组成；下桥的过流保护电路由电阻R6，电容C5，电阻R7，二极管D2，电阻R4，电阻R5，电容C3，比较器U1D组成；二极管D3和与非门 U2，二极管D3将上桥和下桥的过流保护信号汇总，经过与非门反向后送给芯片控制模块。

工作时，本实施例的上桥过流保护检测包括：VCC通过电阻R4和电阻 R5分压，设置逆变器的过流保护值；当流过MOS管Q1的电流过大，二极管D1反向截止，导致比较器U1C的反向端输入为高电平，大于同向端(逆变器的过流保护设定值)，从而输出低电压，经过电阻R8，PNP三极管Q5 反向后，输出高电平，高电平经过二极管D3和与非门U2再反向为低电平，送给控制模块6，控制模块6检测到低电平后，会判断为异常，对所有的 PWM信号关断，实现过流保护，保护工频逆变器。当流过MOS管Q1的电流值小于同向端(逆变器的过流保护设定值)从而输出高电平，高电平经过的PNP三极管截止，从而送给二极管D3为低电平，低电平经过与非门输出一个高电平，控制模块6检测到高电平为正常，不会启动保护动作。下桥过流保护检测包括：VCC通过电阻R4和电阻R5分压，设置逆变器的过流保护值；当流过MOS管Q2的电流过大，二极管D2反向截止，导致比较器 U1D的同向端输入为高电平，大于反向端(逆变器的过流保护设定值)，会输出高电平，高电平经过二极管D3和与非门U2后变为低电平，送给芯片控制模块，芯片控制模块检测到低电平后，会判断为异常，对所有的PWM 信号关断，实现过流保护，保护工频逆变器；当流过MOS管Q2的电流值小于比较器U1D反向端(逆变器的过流保护设定值)，输出一个低电平，二极管D3输入为低电平反向截止，低电平经过与非门U2输出高电平，芯片控制模块检测到高电平后判断为正常，不会启动保护动作。

其中，本实施例的旁路输入模块包括第一输入线I/P-L、第二输入线 I/P-N、第一开关RY1、第二开关RY2和电流互感器CT1；第一开关RY1、第二开关RY2分别设置在第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N上，电流互感器CT1也设置在第一输入线I/P-L上。第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N的输入端接市电来给系统供电。

其中，本实施例的输出模块包括第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N 和第三开关RY3；第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N的输入端分别与第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N的输出端连接，第三开关RY3设置在第一输出线O/P-L1上。

其中，本实施例的第一开关RY1、第二开关RY2、第三开关RY3均为继电器，其控制端与控制模块6连接，通过控制模块6可以控制其所在线路的导通和关断。

其中，本实施例的控制模块6包括一个DSP控制芯片以及外围电路，通过控制芯片输出PWM信号来控制几个MOS管的导通和关断，来实现过流保护的功能，从而保护主功率模块的MOS，保护工频逆变器不损坏。同时控制芯片还输出控制信号来控制三个开关的导通和关断，以控制市电的接入和断开，例如当市电输入正常，电池不足低压时，控制模块6会发送信号给继电器RY1和RY2，两个继电器闭合后，通过输出模块2给负载供电，且通过双向变换主功率模块4给电池充电。

本实施例的第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N的输出端与AC负载的供电端连接，以给AC负载供电。

实施例二：

一种工频逆变器过流保护装置，其包括如上述实施例一提供的工频逆变器过流保护电路。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种工频逆变器过流保护电路，其特征在于，包括：旁路输入模块、双向变换主功率模块、输出模块、过流保护模块、控制模块；

所述旁路输入模块的输入端用于输入市电，其输出端与所述双向变换主功率模块连接，该双向变换主功率模块的输出端与所述输出模块的输入端连接，该输出模块的输出端用于连接负载；所述过流保护模块分别与所述双向变换主功率模块和控制模块连接；所述控制模块的输出端还分别与所述旁路输入模块和输出模块连接；

所述过流保护模块用于检测所述双向变换主功率模块的工作电流，并在检测到该过流保护模块的工作电流大于预设值时输出一个过流信号给所述控制模块，所述控制模块用于在接收到所述过流信号时向所述双向变换主功率模块输出第一控制信号，以控制该双向变换主功率模块断开工作。

2.如权利要求1所述的工频逆变器过流保护电路，其特征在于，所述双向变换主功率模块的输入端连接电池BAT；当所述过流保护模块检测到所述电池BAT的输出电压小于预设值，所述控制模块还用于控制所述旁路输入模块导通，给所述输出模块供电和/或给所述电池BAT充电。

3.如权利要求2所述的工频逆变器过流保护电路，其特征在于，所述双向变换主功率模块包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、工频变压器T1、第一电容C1、第二电容C2；

所述第一晶体管Q1的第一极与所述电池BAT的正极连接，第一晶体管Q1的第二极与所述第二晶体管Q2的第一极连接，该第二晶体管Q2的第二极与所述电池BAT的负极连接；所述第三晶体管Q3的第一极与所述电池BAT的正极连接，第三晶体管Q3的第二极与所述第四晶体管Q4的第一极连接，该第四晶体管Q4的第二极与所述电池BAT的负极连接；所述第一电容C1并联在所述电池BAT的两端；所述工频变压器T1的原边线圈的一端与所述第三晶体管Q3的第二极连接，另一端与所述第二晶体管Q2的第一极连接，所述工频变压器T1的副边线圈的两端为输出端并分别与所述输出模块的输入端连接；所述第二电容分别串联在所述副边线圈的两端。

4.如权利要求3所述的工频逆变器过流保护电路，其特征在于，所述过流保护模块包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一比较器U1C、第二比较器U1D、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、与非门U2、第五晶体管Q5；

所述第二电阻R2的一端和第七电阻R7的一端共同构成采集端，所述第二电阻的另一端与所述第一二极管D1的负极连接，该第一二极管的正极通过所述第三电阻与所述第一比较器U1C的反相输入端连接；所述第一电阻R1的一端用于输入PWM控制信号，另一端与所述第一二极管的正极连接；所述第四电容的一端接地，另一端与所述第一电阻R1的另一端连接；所述第四电阻的一端用于输入供电电压VCC，另一端与所述第一比较器U1C的正相输入端连接；所述第五电阻R5的一端接地，另一端也与所述第一比较器的正相输入端连接，所述第三电容C3并联在所述第五电阻R5的两端；

所述第七电阻R7的另一端与所述第二二极管D2的负极连接，该第二二极管D2的正极与所述第二比较器U1D的正相输入端连接；所述第六电阻R6的一端用于输入PWM控制信号，另一端与所述第二比较器U1D的正相输入端连接，所述第五电容C5的一端接地，另一端与所述第六电阻R6的另一端连接；所述第四电阻R4的另一端还与所述第二比较器U1D的反相输入端连接；

所述第一比较器U1C的输出端通过所述第八电阻R8与所述第五晶体管Q5的控制极连接，其第一极用于输入供电电压VCC，其第二极与所述第三二极管D3的正极连接，所述第二比较器U1D的输出端也与所述第三二极管D3的正极连接，该第三二极管D3的负极与所述与非门U2输入端连接，该与非门U2的输出端用于输出所述过流信号。

5.如权利要求1所述的工频逆变器过流保护电路，其特征在于，所述旁路输入模块包括第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N、第一开关RY1、第二开关RY2和电流互感器CT1；

所述第一开关RY1、第二开关RY2分别设置在所述第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N上，所述电流互感器CT1也设置在所述第一输入线I/P-L上。

6.如权利要求5所述的工频逆变器过流保护电路，其特征在于，所述输出模块包括第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N和第三开关RY3；

所述第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N的输入端分别与所述第一输入线I/P-L、第二输入线I/P-N的输出端连接，所述第三开关RY3设置在所述第一输出线O/P-L1上。

7.如权利要求6所述的工频逆变器过流保护电路，其特征在于，还包括AC负载；所述第一输出线O/P-L1、第二输出线O/P-N的输出端与所述AC负载的供电端连接。

8.一种工频逆变器过流保护装置，其特征在于,包括如权利要求1-7 任一项所述的工频逆变器过流保护电路。

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