一種高可靠的三電平逆變電路限流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高可靠限流觸發(fā)及限流恢復(fù)的逆變電路保護方法，尤其設(shè)及一種 二極管中點猜位型S電平逆變限流保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為提高效率、降低硬件電路中磁性材料的體積和重量、減少Effl對策，逆變電路從 橋式兩電平逐漸發(fā)展到=電平。=電平逆變電路主要包含飛跨電容型、二極管中點猜位型 兩種。由于飛跨電容型=電平電路所需的電容耐壓值較高，不利于優(yōu)化整體重量和體積；另 外電容存在容值差異，易導(dǎo)致正負母線不均衡，W上原因使二極管中點錯位型S電平逆變 電路廣泛應(yīng)用在不間斷電源、光伏逆變器、車載控制器等應(yīng)用場合。
[0003] 相對于兩電平逆變電路，二極管猜位型=電平逆變電路的由開關(guān)器件QP1、QP2、 QN1、QN2、DX1、DX2(QP1、QP2、QN1、QN2 -般采用IGBT，DX1、DX2 -般采用快恢復(fù)二極管）構(gòu) 成，附圖1為該型逆變電路的電路示意圖，其限流動作方式和判斷條件復(fù)雜的多。為避免開 關(guān)器件因過流而燒毀，最簡單的是當(dāng)開關(guān)管上的電流過大時將其驅(qū)動關(guān)斷，讓電流自然降 落。但該種關(guān)斷方式一般會引起開關(guān)管應(yīng)力過大，并且=電平逆變電路中不止一個開關(guān)器 件工作，強硬關(guān)斷所有驅(qū)動也非最佳選擇，合適采用動作方式和限流方法是該逆變電路保 護的核屯、。
[0004] 專利文件1(中國專利申請?zhí)?01210349131. 1)給出了一種基于二極管猜位型= 電平逆變電路的限流方式，但由于逆變電路的輸出負載形式多樣，并未給出有效判斷過流 的條件和退出保護的方法，不具有高可靠性。
[0005] 專利文獻2 (中國專利申請?zhí)?01410360242. 1)針對電感電流采樣延時造成的電 流過沖而燒毀開關(guān)管，給出一種基于電感電流采樣、電感電壓采樣獲得瞬投負載沖擊信號， 從而對二極管猜位型=電平逆變器進行限流保護，但該種方案的缺陷在于增加了電感電壓 的采樣單元，增加了硬件成本投入成本，另外采用該專利可避免電感電流采樣延時對限流 的影響也沒有進行詳細闡述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種高可靠的=電平逆變電路限流控 制方法，對逆變電路多種帶載形式，尤其是帶純?nèi)菪载撦d的最惡劣條件，通過對輸出電壓、 電感電流兩個逆變控制必須檢測的物理量，獲得有效信息進行判斷有效過流的條件和退出 保護的方法，不增加額外的硬件邏輯處理電路，從軟件控制上提出一種限流方式，可有效降 低開關(guān)管關(guān)斷時的應(yīng)力，使該型逆變電路的限流保護更有效更安全。
[0007] 本發(fā)明具體通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[000引一種高可靠的二極管猜位型=電平逆變電路限流控制方法，所述電路包括依次串 聯(lián)的四個開關(guān)管構(gòu)成的橋臂，其中與正母線相連的QP1為正向主控開關(guān)管，與正母線相連 的開關(guān)管支路中內(nèi)側(cè)的QP2為正向輔助開關(guān)管，與負母線相連的QN1為負向主控開關(guān)管，與 負母線相連的開關(guān)管支路中內(nèi)側(cè)的QN2為負向輔助開關(guān)管，在正常工作模式下，所述QPl和QN2互補導(dǎo)通，QP2和QN1互補導(dǎo)通；所述方法包括：
[0009] S101 ;判斷電感電流瞬時采樣值是否在安全范圍之內(nèi)，若否，則執(zhí)行步
[0010] 驟S105,若是，則執(zhí)行步驟S102 ;
[0011] S102 ;判斷電感電流瞬時采樣值是否在安全范圍之內(nèi)且電流變化率是否
[0012] 在安全范圍之內(nèi)，若否，則執(zhí)行步驟S105,若是，則執(zhí)行步驟S103 ;
[001引 S104;判斷輸出電壓值是否在安全范圍之內(nèi)，若否，則執(zhí)行步驟S105，
[0014] 若是，則執(zhí)行步驟S106;
[0015]S105;限流標(biāo)志位置為高位；
[0016]S106;逆變控制，計算出應(yīng)發(fā)出的PWM脈寬；
[0017]S107;判斷限流標(biāo)志位置是否為高位，若限流標(biāo)志位置為高位，則先關(guān)
[0018] 斷正向主控開關(guān)管和負向主控開關(guān)管，延時deltaT后關(guān)斷正向輔助開關(guān)
[0019] 管和負向輔助開關(guān)管；當(dāng)電流瞬時值小與恢復(fù)電流口限值時，先恢復(fù)正
[0020] 向輔助開關(guān)管和負向輔助開關(guān)管，再恢復(fù)正向主控開關(guān)管和負向主控開
[002U 關(guān)管謊除限流標(biāo)志位置，恢復(fù)所述立電平逆變電路的控制，執(zhí)行步驟
[002引 S108;若限流標(biāo)志位置不為高化則執(zhí)行步驟S108;
[002引 S108;輸出計算出的應(yīng)發(fā)出的PWM脈寬。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的高可靠的=電平逆變電路限流控制方法，針 對逆變電路多種帶載形式，尤其是帶純?nèi)菪载撦d的最惡劣條件，通過對輸出電壓、電感電流 獲得有效信息，通過判斷電感電流瞬時采樣值是否在安全范圍之內(nèi)、電感電流瞬時采樣值 是否在安全范圍之內(nèi)且電流變化率是否在安全范圍之內(nèi)或者輸出電壓值是否在安全范圍 之內(nèi)，來啟動過流保護控制。上述=個有效過流的條件只要滿足其中一個，就啟動過流保護 控制，本發(fā)明給出所述=電平逆變電路有效過流的條件和退出保護的控制方法，可有效降 低開關(guān)管關(guān)斷時的應(yīng)力，使該型逆變電路的限流保護更有效更安全。
【附圖說明】
[0025] 圖1是二極管猜位型S電平逆變電路圖；
[0026] 圖2是二極管猜位型S電平逆變電路正常工作時各開關(guān)管驅(qū)動波形；
[0027] 圖3是電感電流變化曲線圖；
[002引圖4是保護動作1時保護異常的示意圖；
[0029] 圖5是保護動作2時純?nèi)菪载撦d保護異常的示意圖；
[0030] 圖6是保護動作3時正半周限流保護及限流恢復(fù)驅(qū)動波形圖；
[0031] 圖7是本發(fā)明方法限流保護及限流恢復(fù)的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0033] 如附圖1所示，本發(fā)明針對的二極管猜位型S電平逆變電路由正母線+BUS、正向 母線支撐電容C1、負母線-BUS、負母線支撐電容C2、正向開關(guān)管(^1、(^2值?1、0?2分別為其 寄生二極管），負向開關(guān)管QNl、QN2 〇)Nl、DN2分別為其寄生二極管），續(xù)流二極管DXl、DX2 開關(guān)器件W及濾波電感L、濾波電容片構(gòu)成。
[0034] 信號PWM1、PWM2、PWM3、PWM4分別為各開關(guān)管QP1、QP2、QN1、QN2的驅(qū)動信號，各 驅(qū)動邏輯如附圖2所示。其中QP1為正向主控開關(guān)管，W下簡稱正向主管；QP2為正向輔助 開關(guān)管，W下簡稱正向輔管；QN1為負向主控開關(guān)管，W下簡稱負向主管；QN2為負向輔助開 關(guān)管，W下簡稱負向輔管。從附圖2可W看出在正常S電平逆變工作模式下，QP1和QN2互 補導(dǎo)通，QP2和QN1互補導(dǎo)通，且由于是橋式電路結(jié)構(gòu)互補導(dǎo)通信號之間存在一定的死區(qū)時 間，防止整個橋臂直通。
[0035] 逆變電路有效限流觸發(fā)條件：
[0036] (1)硬限流點砸限流點不能超過IGBT脈沖電流參數(shù)（IcpuJ，即IGBT瞬間能承受 的電流值，工程上一般取該值的60-70 %作為硬限流點。當(dāng)電感電流瞬時采樣值超過硬限流 點將觸發(fā)限流條件。
[0037] (2)逆變電流斜率預(yù)測；對該逆變電路的軟件A/D采樣進行設(shè)置，如附圖3所示。 其中samplel和samples是逆變器控制時間進行的采樣值，利用內(nèi)部時鐘的下溢中斷對逆 變控制在一個控制周期內(nèi)進行兩次采樣，即采樣值sample2和sample4,可W實現(xiàn)一個控制 周期兩次采樣，W此作為控制器電感電流的斜率預(yù)測基礎(chǔ)。
[003引當(dāng)電感電流瞬間采樣值超過開關(guān)管額定電流的1.2倍時，且比上次采樣值大detal時，逆變電流斜率預(yù)測條件觸發(fā)。
[0039] 其中deatl電流值計算公式如下；
[0040]U=L*detal/t (1)
[0041] U=U化V-化ut 似式（1)中U為加在電感上的電壓，它的值可由等式（2) 計算，即逆變輸出電壓UiM與負載電壓U的差值；L為逆變電感的感值，t為兩次采樣之間 的時間間隔。
[004引舉例；若IGBT采用型號為英飛凌IKW75N60T，其額定電流為75A，控制周期為50US，濾波電感感值為500地，逆