[发明专利]一种直流电源模块保护方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种直流电源模块保护方法和装置。

背景技术

铁路用高频开关电源由于特殊的应用领域，对可靠性的要求远高于一般民用产品。实际应用时，直流电源模块通过空气开关挂接输出负载电器。如果现场出现输出过载/短路情况，需要对模块进行过载/短路保护，防止设备损坏。

实际工作过程中，开关电源可能因为输出负载过载/短路或者人为的接线错误等原因引起模块短路，进而工作异常甚至炸机，因此需要对模块过载/短路工况下进行必要的过载/短路保护设计。适当的过载/短路保护设计不仅能够使得防止模块发生进一步的器件损坏，还能保证若外在的误操作消除后，重新启动并正常工作。

现有的过载/短路保护方法包括：

1、过载/短路逐波限流并关机

通过侦测模块的过载/短路条件，判断模块是否处于过载/短路。如图1所示的短路保护电路，一旦满足过载/短路故障条件，通过硬件的逐波限流功能对驱动开关管的PWM波形进行限制占空比处理，从而使得模块输出电流波形出现消顶并得到限幅，防止开关器件因过流而击穿。在此基础上，配合延时计数功能，当满足设定时间后，关闭模块的功率部分。

为了方便看出逐波限流的过程，以交流模块的逐波限流示意（直流模块的类似，区别是单方向的逐波限流），随着正弦波幅值的不断增大，峰值处的占空比逐渐关闭，输出电流的波形波峰处出现消顶。通过硬件的逐波限流的方式防止过载/短路击穿，虽然可以得到有效的保护，但输出后端的过载/短路异常，无法通过逐波限流排除。这样，直流模块挂接输出负载的系统始终处于过载/短路故障下。

2、过载/短路逻辑保护

利用数字信号处理器DSP来实现，当满足过载/短路条件（输出电压低于设定值，输出电流高于设定值）后，强行关掉模块中相应开关元件的驱动，模块处于待机无输出状态。

过载/短路逻辑保护是一种硬保护，一旦认定模块出现过载/短路故障后，模块只有关机，停止对外输出，等待故障消除后，重新启动。故障处理周期长，灵活性差，且保护速度过慢，不能独立的应用在交流模块中。此外，同上述方法1的问题相同，输出后端的过载/短路异常，无法通过这种保护排除。这样，直流模块挂接输出负载的系统同样始终处于过载/短路故障下。

发明内容

本发明的目的在于提出一种直流电源模块保护方法和装置，能够通过热累积分断系统空开，来消除模块所在的电源系统的短路故障点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种直流电源模块保护方法，该方法包括：对发生过载或者短路的直流电源模块进行限流；根据预设的逻辑延时控制限流与关机重启的循环过程，直至故障消除或者输出空开自动分断。

所述根据预设的逻辑延时控制限流与关机重启的循环过程进一步包括，所述直流电源模块进行限流的时间超过第一逻辑延时后，该模块关机；当关机时间超过第二逻辑延时后，该模块重启；若过载或者短路仍然存在，则再次进行限流。

每次进入限流状态，输出空开进行热积累，当热积累达到空开脱扣的预定值时，所述输出空开自动分断。

判断是否存在过载或者短路的方法包括，判断输出电压是否小于预设电压阈值以及输出电流是否大于预设电流阈值。

当输出电压小于预设电压阈值同时输出电流大于预设电流阈值，并且持续时间达到预设延时，则判定存在过载或者短路。

所述直流电源模块进行限流时，限流点的给定取决于输入的市电电压和上位机或者监控模块的设定电流值。

一种直流电源模块保护装置，包括

软件限流单元，用于对发生过载或者短路的直流电源模块进行限流；

逻辑保护单元，用于根据预设的逻辑延时控制限流与关机重启的循环过程，直至故障消除或者输出空开自动分断。

所述逻辑保护单元包括

限流计时单元，用于记录直流电源模块进行限流的时间，当超过第一逻辑延时后，将模块关机；

关机计时单元，用于记录直流电源模块关机的时间，当超过第二逻辑延时后，将模块重启；

故障判断单元，用于判断过载或者短路是否仍然存在，若存在则再次进行限流。

所述故障判断单元判断输出电压小于预设电压阈值同时输出电流大于预设电流阈值，并且持续时间达到预设延时，则判定存在过载或者短路。

所述软件限流单元进行限流时，限流点的给定取决于输入的市电电压和上位机或者监控模块的设定电流值。