[发明专利]一种短路保护电路

说明书

本发明涉及交流电压源供电回路的短路保护电路。

由交流电压源供电的负载种类繁多。它们可以是由R.L.C构成的各种电网络，交流电动机或如半导体整流器等的各种功率变换电路等。这些电路一旦发生短路，由于短路回路的阻抗极低，必将产生上升率及峰值极大的短路电流危及短路回路中的所有元器件，包括接触器、断路器以及供电变压器等。目前交流电压源短路常用的保护方法有：一、在电源侧串接熔断器。这种保护方法无法控制或改变短路回路的短路阻抗。由于短路回路的短路阻抗极低，短路电流的上升率及峰值极大。短路回路中所有元器件，包括电源变压器都必须设计成具有较大的短路电流耐量。特别当短路回路中存在半导体器件时，采用熔断器的保护方法并不可靠，而且每次短路后必须更换熔断器，使用中非常不便。二、在电源侧串接能分断短路电流的断路器。这种方法与熔断器一样，亦不能限制或降低短路电流的峰值，不能降低短路回路中各元器件的设计短路电流耐量，在实际使用中时有接触器在短路时发生触头熔焊的事故。同时断路器分断短路电流时会产生较大的电弧，且其电气寿命(能分断短路电流的次数)有限，因而严重时会发生触头烧损或短路电流不能分断的重大事故。由于短路电流极大，短路保护只能采用断路器等有触点开关，在实用上无法采用如晶闸管等功率电子开关以实现开关的无触点化。

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种结构简单，能有效地降低短路电流上升率，限制短路电流值的交流电压源供电回路的短路保护电路，不仅大大降低各电气元器件对短路电流耐量的要求，并确保在功率电子开关能够承受的范围内，可靠切断短路电流，实现以无触点开关代替有触点开关，即实现功率开关器件的无触点化。

本发明的目的是以如下技术方案实现的：

方案一，交流电压源供电回路的短路保护电路是接在交流电压源各相输出端与负载间的由两组反向串联的电流源各自并联二极管后再串联开关所组成的电路，其中电流源的入端与并联二极管的阴极相连，出端与并联二极管的阳极相连，当交流电压源或负载已含开关时，则仅由两组反向串联的电流源各自并联二极管构成。

方案二，交流电压源供电回路的短路保护电路是接在交流电压源各相输出端与负载间的由二极管构成的整流桥及其接于整流桥直流侧的一组电流源与二极管相并联再串联开关所组成的电路，电流源的入端接二极管阴极，出端接二极管的阳极，当交流电压源或负载已含开关时，则仅由整流桥及接于整流桥直流侧的一组电流源和二极管相并联的电路构成。

上述两技术方案中的开关可以是电子开关(如晶闸管等功率电子开关)，也可以是电气开关(例如接触器、断路器等)。通常以使用电子开关为好，以便于实现开关无触点化。电流源可以采用理想电流源，也可以采用近似等效电流源，从实用角度出发，一般采用近似等效电流源，例如用电感或者用可控整流桥输出串接电阻和电感构成。

以下结合附图对本发明作详细描述。

图1是本发明技术方案一在单相电路的接线图；

图2是本发明技术方案一在三相电路的接线图

图3是本发明技术方案二在单相电路的接线图；

图4是本发明在单相电路的应用实例。

参照图1、图2，交流电压源供电回路的短路保护电路(图中虚线框所示)是接在交流电压源V_s各相输出端与负载A间的由两组反向串联的电流源I_s1、I_s2各自并联二极管D₁、D₂后再串联开关SW的电路，其中电流源的入端与并联二极管的阴极相连，出端与并联二极管的阳极相连，使电流源与各自并联的二极管形成导电回路，当交流电压源或负载已含开关时，则短路保护电路的开关SW可省去，仅由两组反向串联的电流源I_s1、I_s2各自并联二极管D₁、D₂构成。

参照图3，交流电压源供电回路的短路保护电路(图中虚线框所示)是接在交流电压源V_s输出端与负载A间的由二极管D₃～D₆构成的整流桥及其接于整流桥直流侧的一组电流源I_s3和二极管D相并联再串联开关SW的电路，电流源的入端接二极管阴极，出端接二极管的阳极，这种短路保护电路，由于经过整流，电流为单相流通，故电流源和二极管的并联结构仅需一组。当交流电压源或负载已含开关时，则短路保护电路的开关SW可省去，仅由电流源I_s3和并联二极管D构成。