[实用新型]光伏并网逆变器的直通保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种新型的光伏并网逆变器IGBT全桥电路。 

背景技术

由于太阳能具有无污染、资源丰富、无区域限制等特点，因此作为一种可再生利用的新能源，得到了广泛的应用。太阳能光伏发电是太阳能的一种重要应用，近年来越来越受到全世界人民的关注，光伏并网逆变器是光伏发电系统的核心部件之一，作用是将光伏组件产生的直流电能转换成交流电能并输送至电网，其性能的优劣对整个系统的稳定可靠运行具有很大的影响。 

光伏并网逆变器主要分为两级，前一级是DC-DC BOOST电路，用于直流电压调整和最大功率跟踪；后一级如图1所示，是单相全桥式DC-AC变换电路，其输出经过电感滤波后并网。 

首先,为避免由于上管VT1（VT3）和下管VT2（VT4）因驱动信号同时为高电平而造成的直通故障,一方面需要在驱动软件中考虑加入死区,另一方面也需要在硬件电路上对上下管的驱动波形进行硬件互锁,当上下管驱动电平同时为有效电平时,自动封锁驱动电压。 

另外,IGBT也有可能因过压、过热而导致瞬间击穿直通,或者自身雪崩失效短路、由于外部原因引起的电气连接造成的短路,此时同一桥臂上的两个晶体管都会有大电流通过,目前的各种保护措施都无法彻底避免变换器发生桥臂直通的可能性,那么怎样实现在发生桥臂直通时及时检测出直通故障并保护IGBT,以避免IGBT烧毁,就显得尤为重要。 

目前桥臂直通保护电路有两种类型:  

如图2所示，其为检测桥臂电流保护电路。当桥臂电流I1和I2突然增大到一定倍数额定电流时,就认为发生桥臂直通故障,此时封锁所有IGBT驱动,以消除故障,避免IGBT烧毁。此种检测电路适用于单相小容量变换器中,对于三相变换器或者大容量变换器,由于桥臂额定电流较大,单相桥臂直通时,在IGBT损坏以前其电流I变化不太明显,不能施行有效保护。

如图3所示， 其为使用带有过流检测的驱动光耦(例如HCPL316J)的保护电路。由IGBT的特性可知,IGBT开通时,其C、E两端电压与其通过的电流有线性关系,IGBT可在10μs内承受其额定电流4倍的峰值电流,当发生直通时,通过检测UCE的饱和压降来判断IGBT过流,从而封锁驱动信号。其通用的电路如图3所示. 

上述两种保护电路在一般情况下都可以有效地对逆变桥直通短路进行保护，但忽略了上电的瞬间（DSP初始化完成之前）PWM控制信号的不确定状态，假如PWM控制信号在上电时同时为有效电平的话，逆变桥在上电的瞬间就有可能被烧毁。

本实用新型就是针对光伏并网逆变器后一级的全桥式逆变电路的“直通”短路现象所造成功率晶体管烧毁的故障而提出一种更有效、更可靠的保护电路。 

实用新型内容

有鉴于此，有必要针对背景技术中提到的问题，提供一种更有效、更可靠地保护光伏并网逆变器的新型保护电路。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种光伏并网逆变器的直通保护电路，其包括一控制信号保护电路、一电源监控电路及一8位反向缓冲驱动电路，该控制信号保护电路及该电源监控电路并联，其输出均与该8位反向缓冲驱动电路连接。

作为优化，所述8位反向缓冲驱动电路包括一反向缓冲驱动芯片74HC540、一电阻R3、一电容C3、一三极管Q2及一二极管D1，所述光伏并网逆变器的逆变桥的PWM控制信号经由该反向缓冲驱动芯片74HC540输出，该反向缓冲驱动芯片74HC540的片选控制信号脚G1与光伏并网逆变器的控制芯片DSP的IO口连接，另一片选控制信号脚G2与阻值为1K的电阻R3和NPN三极管Q2的集电极相接，电阻R3连接+5V电源，三极管Q2的发射极接地，基极与二极管D1的阴极相连，二极管D1的阳极与所述控制信号保护电路及电源监控电路的输出连接。 

作为优化，所述电源监控电路由一个电源监控芯片TPS3809K33的3脚串接一个600/100KHZ的磁珠L1接到3.3V电源，3脚同时接一个电容C1对地滤波，电源监控芯片TPS3809K33的1脚接地，2脚经一个1K电阻R6输出。 

作为优化，所述控制信号保护电路由四个与非门和一个二极管D2组成，光伏并网逆变器的逆变桥的同一桥臂的两个PWM控制信号UP和UN分别接第一与非门的二输入，另两个控制信号VP和VN分别接第二与非门的二输入，该第一与非门和第二与非门的输出再分别接到第三与非门的输入，第三与非门的输出经第四与非门反向，第四与非门的输出接到一二极管D2的阴极，二极管D2的阳极为输出。