20、控制电路设计注意事项 ①主电路保护的设置 这里所讲的保护,主要是针对电源变换装置里 的器件,需要保护的状态包括:过电压、过电流、 过热等。 电力电子装置里的许多元件,特别是半导体器 件,对电压电流非常敏感,正确地设置保护电路, 对电源变换装置的安全运行至关重要。 过电流:过电流是最容易出现的故障,可分为两 类,一类是由电源变换装置的供电对象-负载 引起的,负载过重甚至发生短路,必然导致装置 内的器件发生过流。第二类过流故障发生在装置 电路内部,当器件参数变化,损坏,温度变化, 电路整定参数发生变化时均可能发生
20、控制电路设计注意事项 ①主电路保护的设置 这里所讲的保护，主要是针对电源变换装置里 的器件，需要保护的状态包括：过电压、过电流、 过热等。 电力电子装置里的许多元件，特别是半导体器 件，对电压电流非常敏感，正确地设置保护电路， 对电源变换装置的安全运行至关重要。 过电流：过电流是最容易出现的故障，可分为两 类，一类是由电源变换装置的供电对象-----负载 引起的，负载过重甚至发生短路，必然导致装置 内的器件发生过流。第二类过流故障发生在装置 电路内部，当器件参数变化，损坏，温度变化， 电路整定参数发生变化时均可能发生
从电路结构看,负载接于输岀滤波电路之后, 当负载过重或短路发生时,首先是滤波电容的电流 快速上升,滤波电感的电流上升的较慢(决定于滤 波电路的输入电压、滤波电感的电感量和负载)。 如果过流状 负载电流检测装置 态维持时间过长, B 增长到了较大数道 值,则会使主电 RI UO 路开关器件受到 路 损坏。 为了防止这种过流导致故障发生,必须尽快检 测出电流的变化,并通过保护电路制止过流继续发 展,因此过流检测装置应该设置在滤波电容之后的 电流通路上(AB之间)
从电路结构看，负载接于输出滤波电路之后， 当负载过重或短路发生时，首先是滤波电容的电流 快速上升，滤波电感的电流上升的较慢（决定于滤 波电路的输入电压、滤波电感的电感量和负载）。 逆 变 电 路 Ui L C L’ R Uo IL IO IC 如果过流状 态维持时间过长， 增长到了较大数 值，则会使主电 路开关器件受到 损坏 。 IL 为了防止这种过流导致故障发生，必须尽快检 测出电流的变化，并通过保护电路制止过流继续发 展，因此过流检测装置应该设置在滤波电容之后的 电流通路上（AB之间）。 A B 负载电流检测装置
对于交流电流,过流检测装置可使用电流互 感器或霍尔电流检测器件,它们的检测速度较快 线性好,霍尔电流检测器件较贵,电流互感器较 经济。 电流互感器如 图所示:在环形导 磁铁心上穿绕N匝 (黄色),被检电 流导线穿过铁心 (红色),则: UR R N UR可作为输出电流信号,向保护电路提供
对于交流电流，过流检测装置可使用电流互 感器或霍尔电流检测器件，它们的检测速度较快， 线性好，霍尔电流检测器件较贵，电流互感器较 经济。 电流互感器如 图所示：在环形导 磁铁心上穿绕N匝 （黄色），被检电 流导线穿过铁心 （红色），则： UR IO R N I U O R = UR可作为输出电流信号，向保护电路提供
对于直流电流,过流检测装置可使用电流分 流器或霍尔电流检测器件。分流器原理和电阻相 同,当直流电流通过分流器时,在其两端产生压 降,可用该电压向保护电路提供电流信号。用分 流器检测电流时,如不采取特殊措施,主电路和 保护电路将共地。霍尔器件则不会。 保护电路的控制结果,根据需要可设计为限 流型或截止型。不允许电源变换装置断电时,须 按限流型设计,电路原理较为复杂。截止型保护 电路原理较为简单。 第二类过电流保护的设置较为复杂,不同的 电路有各种保护方案。就本例而言,电路内部的 过电流,均可反映到逆变电路输入端的直流母线 上,为了简化电路,可在输入端设置过流检测装 置
对于直流电流，过流检测装置可使用电流分 流器或霍尔电流检测器件。分流器原理和电阻相 同，当直流电流通过分流器时，在其两端产生压 降，可用该电压向保护电路提供电流信号。用分 流器检测电流时，如不采取特殊措施，主电路和 保护电路将共地。霍尔器件则不会。 保护电路的控制结果，根据需要可设计为限 流型或截止型。不允许电源变换装置断电时，须 按限流型设计，电路原理较为复杂。截止型保护 电路原理较为简单。 第二类过电流保护的设置较为复杂，不同的 电路有各种保护方案。就本例而言，电路内部的 过电流，均可反映到逆变电路输入端的直流母线 上，为了简化电路，可在输入端设置过流检测装 置
电路如图所示: 直流电流检测装置 过流检测装 置应该设置在滤输滤 逆_输 波电路之后的电 入波 D变□出 流通路上(CD 整电 电电 流路 路路 之间) 逆变电路直流端输入的是脉动直流,考虑到隔 离要求,电流检测装置一般都使用霍尔器件 在设计正确的电路里,逆变电路输入端出现过 流是不允许的,因此,该电流检测装置输出的过流 信号,应该使保护电路停止逆变电路工作。 上述两类过流保护的动作时间需要统一协调, 因负载过流,保护电路的动作时间一定要早于直
电路如图所示： 输 入 整 流 滤 波 电 路 逆 变 电 路 输 出 电 路 直流电流检测装置 C D 过流检测装 置应该设置在滤 波电路之后的电 流通路上（CD 之间）。 逆变电路直流端输入的是脉动直流，考虑到隔 离要求，电流检测装置一般都使用霍尔器件。 在设计正确的电路里，逆变电路输入端出现过 流是不允许的，因此，该电流检测装置输出的过流 信号，应该使保护电路停止逆变电路工作。 上述两类过流保护的动作时间需要统一协调， 因负载过流，保护电路的动作时间一定要早于直
流侧过流保护电路动作时间,否则会产生错误的保护 动作,将负载过流判断为电路内部非正常过流 除电子保护外,当装自动脱 置发生不可逆转的损坏时, 扣开关 必须使装置从电网上脱离 开。切断装置和电网的连 变流装置 接,一般都由熔断器或具 有过流脱扣的自动开关来 熔断器 完成 过电压:过电压也可针对负载,用电负载的电压值 即不可以超过某一最高值,也不可以低于某一最低 值,因此,电源变换装置需设置输出端的“过欠压” 保护
流侧过流保护电路动作时间，否则会产生错误的保护 动作，将负载过流判断为电路内部非正常过流。 除电子保护外，当装 置发生不可逆转的损坏时， 必须使装置从电网上脱离 开。切断装置和电网的连 接，一般都由熔断器或具 有过流脱扣的自动开关来 完成。 变 流 装 置 自动脱 扣开关 熔断器 过电压：过电压也可针对负载，用电负载的电压值 即不可以超过某一最高值，也不可以低于某一最低 值，因此，电源变换装置需设置输出端的“过欠压” 保护
检测装置设置电路如图: 过压检测装 lL B 置应该设置在滤 波电路之后的输变u RI Uo 出电压端(AE 之间) E 对于交流电压, 过压检测装置可使用 U 电压互感器(变压 器)。如果是直流输 输出电压检测装置 出电压则可采用电阻 分压取样的形式。 负载变化引起输出端电压的正常变化,经过
检测装置设置电路如图： 逆 变 电 路 Ui L C L’ R Uo IL IO IC A B 输出电压检测装置 UR E 过压检测装 置应该设置在滤 波电路之后的输 出电压端（AE 之间）。 对于交流电压， 过压检测装置可使用 电压互感器（变压 器）。如果是直流输 出电压则可采用电阻 分压取样的形式。 负载变化引起输出端电压的正常变化，经过一
定时间后电压会恢复设定值,为了不出现错误的保 护动作,过欠压保护一般应具有反时延特性,即过 压越多保护电路动作时间越短,反之则具有较长的 时间延迟。 电路内部出现 直流电压检测装置 过压往往是电路故 障引起的,当电压 输十滤逆输 入波 变出 超过设计值较多时,整电 电「电 会使器件击穿,导 流路「路路 致装置损坏, 因此需设置内部电压检测装置。逆变电源常把电 压检测装置设置在直流电压输入端。为了隔离电压, 电阻分压采样后的信号可使用光电耦合器件进行隔离。 这种过压保护电路的动作时间越快越好,由负载
定时间后电压会恢复设定值，为了不出现错误的保 护动作，过欠压保护一般应具有反时延特性，即过 压越多保护电路动作时间越短，反之则具有较长的 时间延迟。 电路内部出现 过压往往是电路故 障引起的，当电压 超过设计值较多时， 会使器件击穿，导 致装置损坏， 输 入 整 流 滤 波 电 路 逆 变 电 路 输 出 电 路 直流电压检测装置 C F 因此需设置内部电压检测装置。逆变电源常把电 压检测装置设置在直流电压输入端。为了隔离电压， 电阻分压采样后的信号可使用光电耦合器件进行隔离。 这种过压保护电路的动作时间越快越好，由负载
引起的电压波动,不应达到该保护电路的动作设定 ②控制电路工作电源 电源变换装置的控制电路,需要低压工作电源, 直接使用交流电网供电的装置,可通过电源变压器 整流器、稳压器得到。 使用直流作为输入电源的装置,侧需要设计小 功率变换器来得到低压电源,如单端反激式开关电 源 低压电源可能需要多路,且相互之间还需要隔 离,图示为一典型的三相逆变电源控制电路的低压 电源供电方案
引起的电压波动，不应达到该保护电路的动作设定 值。 ②控制电路工作电源 电源变换装置的控制电路，需要低压工作电源， 直接使用交流电网供电的装置，可通过电源变压器、 整流器、稳压器得到。 使用直流作为输入电源的装置，侧需要设计小 功率变换器来得到低压电源，如单端反激式开关电 源。 低压电源可能需要多路，且相互之间还需要隔 离，图示为一典型的三相逆变电源控制电路的低压 电源供电方案
K1驱动K3驱动K5驱动K2、K4、 K6驱动 整流稳整流稳「整流稳整流稳 压电源压电源压电源压电源 ((-(- 整流稳 整流稳 整流稳 压电源 压电源 压电源 控制 需要隔离的需要隔离的 电路检测电路1检测电路2
整流稳 压电源 整流稳 压电源 整流稳 压电源 整流稳 压电源 K1驱动 K3驱动 K5驱动 K2、K4、 K6 驱动 整流稳 压电源 整流稳 压电源 整流稳 压电源 控制 电路 需要隔离的 检测电路1 需要隔离的 检测电路2