[发明专利]具有短路保护的逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及具有短路保护的逆变器。

背景技术

工业电压源逆变器一般包含诸如主整流器的直流电压源和通过由脉宽调制控制信号驱动的开关元件而连接至输出的平滑电容器，以生成所需的输出电压。这些电路要求短路保护来防止如果输出被短路而出现的对部件的损害。

短路保护常常通过利用电流传感器来提供，这些电流传感器允许对输出电流进行闭环控制。需要确保这些传感器在整流器的输出被使能之前被供电并且处于工作状态。

逆变器具有上部(upper)输出和下部(lower)输出，并且自举电路(bootstrapping)被用来给上部输出的栅极驱动器供电。自举电路包括在栅极驱动电源和参照于负极直流链路的电源之间使用二极管。然而，如果利用了相电流监控，则这一点不能被使用，因为直到在输出设备被接通之后才给电流传感器上电。EP0431492描述了这样的设备。

发明内容

根据本发明，有一种具有高压侧和低压侧的逆变器，该逆变器包括：低压侧和高压侧开关元件；其特征在于：低压侧电流传感器，用于在逆变器启动的至少第一相期间感测该低压侧的电流；输出电流传感器，用于在使用中监控由该逆变器提供给负载的电流；控制电路，以控制低压侧和高压侧开关元件并响应于来自所述输出电流传感器的表示该传感器正在工作的信号，从而给高压侧开关元件上电。

由于电源控制是以低压侧为基准(reference)，所以所用的部件可以是紧凑且不昂贵的。因此，受保护的逆变器的成本少于现有的装置。

低压侧首先被上电，并且如果在低压侧确定非过电流情况，则给高压侧上电。这是优选的，因为其用来完成这一点的部件比其它情形可更紧凑。

附图说明

现在，将仅例如参照附图来描述本发明的特定实施例，其中：

图1示出了涉及根据本发明的实施例的连接至电源单元和负载的逆变器的一个输出相的电路；以及

图2是示出控制波形时序的说明图。

具体实施方式

如图1所示，逆变器1被连接至电源单元2和负载3。逆变器1利用公知的脉宽调制技术来从输出4向负载3提供所需的电压。

逆变器1包括高压侧和低压侧。该图仅示出了一个输出相。

高压侧包括高压干线5(以虚线轮廓示出的电流传感器7为现有技术中已经存在的部件，但是通过利用本发明，该电流传感器7被省略)、栅极驱动器8和提供由输出电流传感器10监控的输出4的开关9。

低压侧包括以低压侧电压干线6为基准的控制电路11、低压侧电流传感器和跳闸电路12、栅极驱动器13以及栅极驱动器所耦合到的向输出4提供输出的开关14。

控制电路11是基于微处理器的并且控制所有部件的工作。该控制电路11经由信号隔离器15向栅极驱动器8提供控制输出，并经由隔离器16接收输出电流传感器10的输入以及接收来自低压侧电流传感器12的输入。在该图中被示为还接收来自电流传感器7的信号，但这是为了阐明相对于需要这样的电路的现有技术的装置的优势。

控制电路11以低压侧为基准并经由隔离器15向栅极驱动器8提供控制信号，该栅极驱动器8然后驱动开关9。控制电路11能够直接向栅极驱动器13提供控制信号，因为其处于低压侧电压，以控制开关14的激活。

在下部开关14导通的情况下，至负载的输出由输出电流传感器10监控。控制电路11响应于输出电流传感器10的表示输出电流传感器10处于工作状态的信号。然后，控制电路11经由至栅极驱动器8的控制信号能够接通上部开关9。

在输出电流传感器10完全处于工作状态之前，由下部电流传感器和跳闸电路12保护下部开关14免于短路。如果该电流被检测为过大，那么这将引起到控制器电路11的跳闸信号，该控制器电路11然后将向栅极驱动器发送又将开关14设置为断开的关断信号。

当输出电流传感器10处于工作状态时，如果电流过载情况发生，那么信号将被发送到控制电路11，该控制电路11然后通过由到其相应的驱动器的控制信号将开关9、14设置为断开来作出反应。

图2示出了现有技术和所描述的实施例之间的差异。

在图2a中，示出了会利用以虚线轮廓示出的部件的现有技术的装置。可以看出，在输出传感器如通过下部的线22表示的那样起作用之前，上部的两个至开关驱动器以及因此那些开关的信号20和21处于导通。

在图2b中，示出了特定的实施例的装置，并且可以看出，直到第二脉宽调制周期为止，上部开关控制信号23保持截止，这在输出电流传感器如通过线24所表示的那样处于工作状态之后。下部开关在第一脉宽调制周期的起始处被激活，但这被负极直流电流传感器和跳闸电路12所保护，直到输出电流传感器处于工作状态为止。