[发明专利]基于多模块串联电路的模块自取电与保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种多模块串联电路的模块自取电与保护电路。

背景技术

目前，无论多模块输入串联输出并联电路，还是多模块输入并联输出串联电路，串联部分电压等级较高，每个模块多采用不控桥和可控桥电路加高压高频变压器进行隔离、变压，若直接将取电电源的输入接入到多模块串联电路中，势必会增加取电电源的绝缘要求，增加取电电源的设计难度。同时，多模块串联电路中任何一个模块发生断路故障，使得整个串联电路系统没有电流回路，不能正常工作，整个系统便瘫痪。

对于上述取电电源取电问题，传统做法是通过模块电容来取电，与其余模块相互解耦称为自取电，通过自取电方式大大降低了取电电源的绝缘等级，但是当不控桥/可控桥电路发生短路故障后，电容也随之放电，使得取电电源的电压也随之下降，可靠性下降。针对模块保护问题，传统做法是将整个串联系统停机，降低了系统的可靠性；还有一些做法是在电路中加入多个可控器件协调动作，保证系统继续运行，但是这种方法需要精准的控制每个可控器件的通断，难度较大，可靠性较低。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明提出一种基于多模块串联电路的模块自取电与保护电路。当多模块串联电路中的不控桥/可控桥发生故障后，本发明可以自然切换电流路径，在系统可靠运行的同时切除故障模块，也能保证多模块串联电路中的故障模块的取电电源在一定时间内可靠运行。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

多模块串联电路主要是指多模块输入并联输出串联中的输出电路部分，以及多模块输入串联输出并联中的输入电路部分。多模块串联电路由多个相同模块串联组成，每个串联的模块具有一套自取电与保护电路。本发明的多模块串联电路的模块自取电与保护电路，主要由电容C1、二极管D1、二极管D2及电容C2组成。二极管D2与电容C2串联，组成模块自取电电路。二极管D2的阴极与电容C2的正电位点C2+相连，电容C1与二极管D1并联，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极、电容C1的正电位点C1+，以及模块的正电位点V+相连，电容C1的负电位点C1-与二极管D1的阳极、电容C2的负电位点C2-，以及模块负电位点V-相连。不控桥/可控桥电路直流侧的正电位点为Q+，负电位点为Q-，正电位点Q+与模块正电位点V+相连，不控桥/可控桥电路直流侧的负电位点Q-与模块负电位点V-相连，电容C2的正电位点C2+与取电电源的正电位点+相连，电容C2的负电位点C2-与取电电源的付电位点-相连。

电容C1为主要吸收滤波器件，二极管D1作为保护电路，二极管D2与电容C2串联，组成模块自取电电路。当不控桥/可控桥电路发生故障后，二极管D1为多模块串联电路其余正常工作的串联模块提供电流通路，二极管D2阻止电容C2放电，二极管D2和电容C2共同为取电电源提供能量。不控桥/可控桥电路正常工作时，二极管D1承受反向电压，处于关断状态，二极管D2为电容C2充电。

当不控桥/可控桥电路发生短路故障后，电容C1瞬时放电，当电容C1的电压降为0V后，二极管D1导通，作为多模块串联电路其余正常工作的串联模块电流的主要通路；当不控桥/可控桥电路发生断路故障后，多模块串联电路其余正常工作模块的电流通过为电容C1放电，降低电容C1的电压，当电容C1的电压降为0V后，二极管D1自然导通，作为多模块串联电路其余正常工作的串联模块的主要通路。无论不控桥/可控桥电路发生短路故障还是断路故障，二极管D2均能有效抑制电容C2放电。

所述的电容C1以模块吸收、滤波作用为设计原则，可以为单个电容，也可以为多个电容串联或者并联或者串并联组成。

所述的保护电路中，二极管D1为续流通路，当不控桥/可控桥电路发生故障或者多模块串联电路的模块发生短路后，为电流提供通路，将模块电压V钳位至0V，起保护作用，二极管D1可以为单个二极管，也可以多个二极管串联或者并联或者串并联组成。

所述的二极管D2和电容C2组成自取电电路。二极管D2可以为单个二极管，也可以多个二极管串联或者并联或者串并联组成；电容C2的正电位C2+和负电位C2-作为取电电源的输入接入点，设计原则为保证一定时间内为取电电源提供稳定输入电压，可以为单个电容，也可以为多个电容串联或者并联或者串并联组成。

附图说明

图1多模块串联电路的模块自取电与保护电路原理图。

图2多模块串联电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式进一步说明本发明。