本實用新型涉及一種功率變換裝置。

背景技術：

功率轉換器可以將電功率從一種形式轉換成另一種形式。作為示例，電功率被從交流轉換到直流、從直流轉換到交流、從交流轉換到交流或從直流轉換到直流。同時，功率轉換器也可以將電功率從一種電壓轉換到另一電壓，例如，將恒定直流輸入電壓變換為可調的輸出電壓，即DC-DC功率變換器。當功率等級不斷上升，功率轉換器和相連的電路遭受損壞的幾率也隨之而上升，為此，通常功率轉換器會配備有多種保護組件。有效的保護系統對可靠的功率轉換器，尤其是高功率等級的功率轉換器而言是至關重要的。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種用于保護功率變換裝置的保護模塊。該功率變換裝置具有輸入端、輸出端、用于改變輸入端的功率并通過輸出端輸出功率變換組件，以及系統控制器。

具體地，本實用新型的保護模塊包括用于監(jiān)測輸入端電壓的輸入電壓監(jiān)測單元、用于監(jiān)測輸出端電壓的輸出電壓監(jiān)測單元、用于監(jiān)測輸入/輸出端電流的輸入/輸出電流監(jiān)測單元、用于監(jiān)測輸入端溫度的溫度監(jiān)測單元、故障檢測控制裝置和功率變換組件保護器。

其中，當輸入/輸出端電流高于預設輸入/輸出電流最高值時，輸入/輸出電流監(jiān)測單元發(fā)出報警信號。當輸出端的電壓高于預設輸出電壓最高值時，輸出電壓監(jiān)測單元發(fā)出報警信號。當輸入端的電壓高于/低于預設輸入電壓最高/最低值時，輸入電壓監(jiān)測單元發(fā)出報警信號。當輸入端的散熱器表面溫度高于預設溫度最高值時，溫度監(jiān)測單元發(fā)出報警信號。

故障檢測控制裝置能夠接收輸入電壓監(jiān)測單元、輸出電壓監(jiān)測單元、輸入/輸出電流監(jiān)測單元和溫度監(jiān)測單元中任意一個發(fā)出的報警信號，然后，故障檢測控制裝置根據接收到的報警信號向功率變換組件保護器和功率變換裝置的系統控制器同時發(fā)出故障信號。

功率變換組件保護器能夠依據故障信號對功率變換組件進行驅動封鎖。

系統控制器對接收到的故障信號進行處理后，向功率變換裝置發(fā)出驅動信號。驅動信號用于改變輸入端電壓、輸出端電壓、輸入/輸出端電流中的一個或多個和/或用于重新啟動功率變換組件。

此外，本實用新型的保護模塊對于輸入端和功率變換組件進一步設置了熔斷器，當輸入電流高于400％額定值時，或者當功率變換組件短路時，輸入熔斷器熔斷。

附圖說明

圖1是根據本實用新型的一個實施例的用于功率變換裝置的保護模塊的模塊化示意圖。

具體實施方式

本實用新型所用于的功率變換裝置例如為DC-DC功率變換裝置，通常，此類功率變換裝置具有功率半導體晶體管構成的功率變換組件，以實現DC/AC、AC/DC變換，并且設置了輸出變壓器以將輸入電壓和輸出電壓的隔離。在本實用新型中，功率變換裝置的功率變換組件由IGBT構成。此外，該功率變換裝置與其他裝置共用系統控制器，該系統控制器能夠對功率變換裝置的功率變換組件驅動電路、輸入端電路、輸出端電路與處理電路等進行控制。

本實用新型提出了一種用于上述功率變換裝置的保護模塊1，該保護模塊1監(jiān)測功率變換裝置的運行狀態(tài)，并且在當有故障發(fā)生時，向功率變換裝置的系統控制器發(fā)送故障信號。

本實用新型的保護模塊1具有多個監(jiān)測單元、故障檢測控制裝置30和功率變換組件保護器40。該多個監(jiān)測單元包括輸入電壓監(jiān)測單元10、輸出電壓監(jiān)測單元70、輸出電壓監(jiān)測單元50、60、輸出電壓監(jiān)測單元20等，下面將逐一介紹各個監(jiān)測單元。

輸入電壓監(jiān)測單元10在功率變換裝置完成啟動后開啟保護功能，主要防止輸入電壓Vin欠壓/過壓情況下運行引起系統故障。輸入電壓監(jiān)測單元10監(jiān)測輸入端的輸入電壓Vin，當輸入電壓Vin高于預設輸入電壓最高值Vin_max時，發(fā)出輸入電壓過壓報警信號，當輸入電壓Vin低于預設輸入電壓最低值Vin_min時，發(fā)出輸入電壓欠壓報警信號。

輸出電壓監(jiān)測單元70采集輸出端電壓值Vout，預設保護值為115％～135％，當輸出電壓Vout高于預設輸出電壓最高值Vout_max時，輸出電壓監(jiān)測單元70發(fā)出輸出電壓過壓報警信號。

輸出電壓監(jiān)測單元50、60采集輸入/輸出端變壓器電流/電感電流值Iin、IL，當輸入/輸出電流高于預設輸入/輸出電流最高值Iin_max、IL_max時，例如高于120％額定值時，發(fā)出輸入/輸出電流過流報警信號。

輸出電壓監(jiān)測單元20，用于監(jiān)測功率變換組件IGBT的散熱器表面溫度Vtemp，當散熱器表面溫度高于預設溫度最高值Vtemp_Max時，輸出電壓監(jiān)測單元20發(fā)出過熱報警信號。

由此可知，輸入電壓監(jiān)測單元10、輸出電壓監(jiān)測單元70、輸出電壓監(jiān)測單元50、60和輸出電壓監(jiān)測單元20均能夠發(fā)出報警信號。然后，本實用新型的保護模塊1故障檢測控制裝置30用于接收輸入電壓過壓報警信號、輸入電壓欠壓報警信號、輸出電壓過壓報警信號、輸入/輸出電流過流報警信號、過熱報警信號。并且，一旦接收到上述任一一種報警信號時，故障檢測控制裝置30向系統控制器和功率變換組件保護器40發(fā)出故障信號。

本實用新型的功率變換組件保護器40用于主要防止功率變換組件IGBT模塊短路，一旦接收到來自故障檢測控制裝置30的報警信號，則功率變換組件保護器40對功率變換組件驅動電路進行驅動封鎖，制止功率變換組件被導通。

同時，系統控制器根據故障檢測控制裝置30發(fā)送來的故障信號判斷該DC/DC變換單元的狀態(tài)，并基于對接收到的故障信號進行處理，能夠選擇性地向功率變換裝置的功率變換組件驅動電路、輸入端電路、輸出端電路與處理電路發(fā)出驅動信號，改變/關斷輸入電壓、輸入電流、關斷/導通驅動功率變換組件從而改變輸出電壓、輸出電流等。

在本實用新型的實施例中，如附圖1所示，功率變換裝置例如為DC-DC變換裝置，輸出電壓監(jiān)測單元70檢測其輸出直流電源電壓Vout，當輸出電壓監(jiān)測單元70采集到的輸出端電壓值Vout高于預設保護值Vout_max，輸出電壓監(jiān)測單元70發(fā)出輸出電壓過壓報警信號，而后，故障檢測控制裝置30向系統控制器發(fā)出故障信號，系統控制器對該故障信號進行分析后，以判斷該DC/DC變換裝置的狀態(tài)為輸出電壓過壓，并發(fā)送用于調節(jié)輸出電壓Vout的驅動信號給功率變換裝置。該驅動信號例如以下述方式調節(jié)輸出電壓Vout。具體地，當功率變換裝置接收到來自系統控制器的調節(jié)輸出電壓Vout的驅動信號時，驅動本實施例中所采用的功率變換組件保護器40，例如為IGBT驅動器，通過驅動該IGBT而驅動IGBT并調節(jié)IGBT所產生的交流電壓，而后通過整流二極管整流以及電抗器、電容器的濾波后產生出需要的直流電壓，即，實現對輸出電壓Vout進行調節(jié)，保護輸出端電壓過壓。

此外，本實用新型的保護模塊1在輸入端進一步設置了熔斷器，當輸入電流持續(xù)升高至高于400％額定值時，輸入熔斷器熔斷輸入端進線，防止其后的電路受到進一步損害。

類似地，本實用新型的保護模塊1還設置了用于功率變換組件的熔斷器，當功率變換組件發(fā)生短路故障時，熔斷器及時的切斷其與其他電路部分的連接，以不至發(fā)生起火危險。

本實用新型的保護模塊1可以用于多種功率變換器，包括但不限于降壓式BUCK變換器，升壓式BOOST變換器，升降壓式BUCK/BOOST變換器，庫克CUK變換器，瑞泰ZETA變換器，塞皮克SEPIC變換器。

此外，本實用新型的保護模塊1不僅可以用于DC-DC型功率變換器，本領域內技術人員可以設想，該保護模塊1還可用于保護DC-AC型逆變器和AC-DC型整流器。

盡管本實用新型中功率變換組件采用了功率晶體管(IGBT)，其他功率半導體器件也可以構成本實用新型中的功率變換組件。