[发明专利]一种中点箝位型三电平变换器通用本地保护方法及电路

说明书

本发明涉及一种中点箝位型三电平变换器通用本地保护方法及电路，其包括：在中点箝位型三电平变换器运行在安全开关状态范围前提下，检测到故障信号时，中点箝位型三电平变换器中的四个功率管按照预设的开关关断顺序发出关断控制信号，以使变换器在每个关断瞬态均运行在安全开关状态。根据保护逻辑表达式，在每个功率管的驱动单元上都采用逻辑元件建立本地保护电路，该电路包括一个或门和四个与门。本发明实现了对于中点箝位型三电平变换器中的各个功率管的本地保护，以及对于该保护逻辑电路在不同位置功率管所对应的驱动单元中的通用化。本发明可以在电子电路领域中应用。

技术领域

本发明涉及一种电子电路技术领域，特别是关于一种中点箝位型三电平变换器通用本地保护方法及电路。

背景技术

相较于两电平变换器，三电平变换器具有许多优势。三电平变换器能够输出更多电平值，从而使由三电平变换器构成的逆变电路在生成正弦波时具有更低的谐波含量与电压应力；同时，对于相同的电压等级，三电平变换器中每个功率管理论上仅承受母线电压的一半，从而降低了开关损耗，有利于提高开关频率、减少热平衡成本、提高整体效率。

然而，在三电平变换器的16种理论开关状态组合中，只有6种组合属于安全开关状态，剩余10种均可能或必然导致发生过流或过压事故。因此，为了确保三电平变换器始终运行在安全开关状态，各功率管均需要遵循一定的顺序进行开关动作。即使当某个功率管发生过流或欠压故障时，也可能需要等待其他功率管先行动作，才能执行保护关断，由此提高了控制复杂度和功率管发生失效的风险。考虑到一般情况下各功率管的保护关断顺序需要由上级控制器处理产生，因而数据传输时间、数字电路处理时间均会进一步延长故障功率管的保护总用时，从而对其造成更大损害。

因此，如果能够对故障在驱动单元处进行本地化处理，便能够缩短故障持续时间、提高保护速度。另一方面，由于各功率管的位置不同，当发生故障时它们需要遵循的关断顺序也不同，这可能导致不同位置功率管的逻辑控制电路不相同；如果能够使各驱动单元中的逻辑控制电路具有一致性，则能实现对于驱动单元使用位置的自定义，并且这样的通用驱动板更有利于量产和更换。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种中点箝位型三电平变换器通用本地保护方法及电路，其实现了对于中点箝位型三电平变换器中的各个功率管的本地保护，以及对于该保护逻辑电路在不同位置功率管所对应的驱动单元中的通用化。

为实现上述目的，第一方面，本发明采取的技术方案为：一种中点箝位型三电平变换器通用本地保护方法，其包括：在中点箝位型三电平变换器运行在安全开关状态范围前提下，检测到故障信号时，中点箝位型三电平变换器中的四个功率管按照预设的开关关断顺序发出关断控制信号，以使变换器在每个关断瞬态均运行在安全开关状态。

进一步，通过接收中点箝位型三电平变换器中各功率管驱动单元中的驱动电压采样信号，获知各功率管的开关状态。

进一步，根据各功率管驱动单元中的保护模块获取的故障信号，获知各功率管是否发生故障。

进一步，中点箝位型三电平变换器中的四个功率管按照预设的开关关断顺序发出关断控制信号，包括：通过设定的中点箝位型三电平变换器的保护逻辑表达式，确定四个功率管的关断顺序。

进一步，保护逻辑表达式为：

PS1＝(FS1+FS2)×GS2×GS1

PS2_延迟＝FS2×GS1×GS2

PS2/PS3＝(FS2+FS3)×GS2×GS3

PS3_延迟＝FS3×GS3×GS4

PS4＝(FS3+FS4)×GS3×GS4