CN114337326B - 一种功率变换器、保护方法及*** - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种功率变换器、保护方法及***，涉及电力电子技术领域。该功率变换器包括保护电路、控制器以及功率变换电路。其中，所述保护电路包括第一正温度系数PTC电阻、第一开关单元和第二开关单元。功率变换电路包括直流母线，直流母线包括正直流母线和负直流母线。第一开关单元连接在电源和功率变换电路的输入端之间，或串联在功率变换电路的直流母线上，第一PTC电阻与第一开关单元并联，第二开关单元并联在功率变换电路的输入端的正端口和负端口之间，或并联在正直流母线和负直流母线之间；第二开关单元包括可控开关管。控制器用于控制第一开关单元，以及第二开关单元中的可控开关管。该功率变换器的可靠性高且便于小型化设计。

Description

一种功率变换器、保护方法及***
技术领域
本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种功率变换器、保护方法及***。
背景技术
功率变换器用于为负载提供所需的电源，功率变换器可以为直流电(DirectCurrent，DC)-DC变换器、交流电(Alternating Current，AC)-DC变换器、DC-AC变换器以及AC-DC-AC变换器等。浪涌电流抑制与过压保护电路可实现对功率变换器的缓起，以及在输入/输出端过压故障时保护功率变换器的电路，广泛应用于各种功率变换器中。
参见图1，为现有技术中的一种功率变换器的示意图。
该功率变换器包括保护电路10以及功率变换电路20。功率变换电路20包括母线电容C1。其中，该保护电路10用于进行浪涌电流抑制与过压保护，功率变换电路20用于对输入的交流电进行功率变换。该保护电路10包括水泥电阻R1、常开继电器K1和常闭继电器K2。以功率变换器连接直流电源输入为例，R1和K1先串联在直流母线上，然后与K2并联。该保护电路10在上电瞬间K1断开且K2闭合，直流输入经R1和K2后向母线电容C1进行限流充电；当直流母线电容C1的电压到一定阈值时，闭合K1，使R1被旁路，输入缓起结束，可进行功率输出。
当处于长期过压的条件下时，由于大部分功率变换电路的控制器从母线电容C1取电，因此K1维持断开时，K2需要在导通状态以及断开状态之间反复切换，通过R1为母线电容C1进行限流充电，以维持母线电容C1两端电压在合适的范围内。但在长期过压条件下反复切换开关会影响继电器K2的机械寿命，导致继电器K2出现粘连与打火现象，进而存在过压脱离失败的可能，降低了可靠性，并且由于K2需要适应较大的充电电流，使得K2的体积相对较大，不利于功率变换器的小型化设计。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本申请提供了一种功率变换器、保护方法及***，提升了功率变换器的可靠性，便于功率变换器的小型化设计。
第一方面，本申请提供了一种功率变换器，用于实现电压、电流的变换，该功率变换器包括：保护电路、控制器和功率变换电路。该保护电路用于进行浪涌电流抑制与过压保护。保护电路具体包括第一正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)电阻、第一开关单元和第二开关单元。功率变换电路包括直流母线，直流母线包括正直流母线和负直流母线。第一开关单元连接在电源和功率变换电路的输入端之间，或串联在功率变换电路的直流母线上，第一开关单元与第一PTC电阻并联，第二开关单元并联在功率变换电路的输入端的正端口和负端口之间，或者位于功率变换电路内，例如并联在功率变换电路内的正直流母线和负直流母线之间；第二开关单元包括可控开关管。控制器作为控制单元，用于对第一开关单元以及第二开关单元中的可控开关管进行控制。
在一种可能的实现方式中，可控开关管包括绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal OxideSemiconductor Filed Effect Transistor，MOSFET)或碳化硅场效应管(Silicon CarbideMetal Oxide Semiconductor，SiC MOSFET)。
在一种可能的实现方式中，控制器通过向可控开关管发送脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)信号或脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation，PFM)信号以控制可控开关管的工作状态。
该功率变换器利用了PTC电阻具有正温度系数的特性实现输入缓起需求，即通过第一PTC电阻对直流母线进行限流充电，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，相较于现有技术，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计。该第一PTC电阻还可以限制流过第二开关单元的电流，使得在长期过压条件下，通过控制额定电流较小的可控开关管的工作状态即可实现对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了使用继电器，进而避免了粘连与打火现象，因此还提升了功率变换器的可靠性。
在一种可能的实现方式中，控制器当确定所述电源的电压大于第一电压阈值，或确定所述直流母线的电压大于第二电压阈值中的至少一项满足时，控制第一开关单元断开，并通过控制可控开关管以为功率变换电路的母线电容充电。
具体的，控制器根据对电源的输入电压的第一采样信号确定外接电源的电压与第一电压阈值的大小关系；控制器根据对直流母线的电压的第二采样信号确定直流母线的电压与第二电压阈值的大小关系。
当功率变换器在工作过程中交流输入出现过压时，进行过压脱离控制，通过控制第一开关单元断开以使第一PTC电阻接入电路，起到限流的作用。并通过切换可控开关管的工作状态，使得母线电容的电压维持合适的范围内，以确保在长期过压的条件下母线电容始终能够正常供电。
在一种可能的实现方式中，控制器当根据第二采样信号确定直流母线电压小于第三电压阈值时，通过控制可控开关管以为母线电容充电，以及当根据第二采样信号确定直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，通过控制可控开关管以停止为母线电容充电。其中，第三电压阈值小于第四电压阈值，第四电压阈值小于或等于第二电压阈值。
在一种可能的实现方式中，第二开关单元包括的可控开关管为功率变换电路的可控开关管，进而能够降低成本，节省空间。
在一种可能的实现方式中，电源为交流电源，功率变换电路包括全桥整流电路和升压(Boost)电路，Boost电路包括第一电感、第一二极管、第一开关管和母线电容。全桥整流电路的第一输出端连接第一电感的第一端，第一电感的第二端通过第一开关管连接全桥整流电路的第二输出端，第一电感的第二端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接母线电容的第一端，全桥整流电路的第二输出端连接母线电容的第二端；第二开关单元为所述第一开关管，即功率变换电路的拓扑结构为升压型有桥功率因素校正(PowerFactor Correction，PFC)电路。
控制器当确定直流母线的电压小于所述第三电压阈值时，控制第一开关管断开，进而对母线电容进行限流充电；当确定直流母线的电压大于或等于第四电压阈值时，控制第一开关管闭合，将母线电容旁路，停止为母线电容进行充电。
在一种可能的实现方式中，电源为交流电源，功率变换电路包括全桥整流电路和Boost电路，Boost电路包括第二电感、第三电感、第二二极管、第三二极管、第二开关管、第三开关管和母线电容。全桥整流电路的第一输出端连接第二电感的第一端和所述第三电感的第一端，第二电感的第二端通过第二开关管连接全桥整流电路的第二输出端，第三电感的第二端通过第三开关管连接全桥整流电路的第二输出端，第二电感的第二端连接第二开关管的阳极，第二二极管的阴极连接母线电容的第一端，第三电感的第二端连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极连接母线电容的第一端，全桥整流电路的第二输出端连接母线电容的第二端；第二开关单元包括第二开关管和第三开关管，即功率变换电路的拓扑结构为交错并联型有桥PFC电路。
控制器当确定直流母线电压小于第三电压阈值时，控制第二开关管和第三开关管断开，或控制第二开关管和第三开关管交替导通，进而对母线电容进行限流充电；当确定直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，再控制第二开关管和第三开关管均闭合，以将母线电容旁路，停止为母线电容进行充电。
在一种可能的实现方式中，第一开关单元位于电源和全桥整流电路的输入端之间，或位于全桥整流电路的输出端和Boost电路之间。
在一种可能的实现方式中，电源为交流电源，功率变换电路为Boost电路，Boost电路包括第四电感、第四开关管、第五开关管、第四二极管、第五二极管和母线电容。第四电感的第一端通过第一PTC电阻连接电源的第一端，第四电感的第二端通过第四开关管连接母线电容的第一端，第四电感的第二端通过第五开关管连接母线电容的第二端；第四二极管的阳极连接第五二极管的阴极和电源的第二端，第四二极管的阴极连接母线电容的第一端，第五二极管的阳极连接母线电容的第二端；第二开关单元包括第四开关管和第五开关管，即该功率变换电路的拓扑结构为无桥Boost型PFC电路。
控制器当确定直流母线电压小于第三电压阈值时，若电源的第一端的电压大于电源的第二端电压，控制第四二极管闭合且控制第五二极管断开，若电源的第一端的电压小于或等于电源的第二端电压，控制第四二极管断开且控制第五二极管闭合；以及当确定直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，若电源的第一端的电压大于电源的第二端电压，控制第四二极管断开且控制第五二极管闭合，若电源的第一端的电压小于或等于电源的第二端电压，控制第四二极管闭合且控制第五二极管断开。
在一种可能的实现方式中，电源为直流电源，功率变换电路为Boost电路、降压(Buck)电路、Buck-Boost电路、全桥电路、正激变换电路、移相全桥变换电路或LLC谐振变换电路中的一种，此时该功率变换器为DC-DC变换器。
在一种可能的实现方式中，电源为直流电源，功率变换电路为DC-AC电路，此时该功率变换器为逆变器。
在一种可能的实现方式中，电源为交流电源，功率变换电路为AC-DC-AC电路，功率变换电路包括整流电路、逆变电路和母线电容。保护电路还包括第二PTC电阻、第三开关单元和第四开关单元；第二PTC电阻串联在逆变电路的第一输出端和功率变换器的第一输出端之间；第三开关单元与第二PTC电阻并联；第二开关单元包括整流电路内的可控开关管；第四开关单元包括逆变电路内的可控开关管。
控制器当确定直流母线电压小于第三电压阈值时，通过控制第二开关单元和第四开关单元以为母线电容充电；以及当确定直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，通过控制第二开关单元和第四开关单元以停止为母线电容充电。
在一种可能的实现方式中，功率变换电路的输出端连接电网，控制器当根据功率变换电路的输出端的第三采样信号确定电网过压时，控制第三开关单元断开，并通过控制第四开关单元包括的可控开关管，以使功率变换电路的输出端与直流母线断开连接，进而当电网电压出现过压故障时对变换器进行了相应的保护。
在一种可能的实现方式中，控制器还用于控制功率变换电路的工作状态，即控制器与功率变换电路的控制器集成在一起。
在一种可能的实现方式中，第一开关单元为继电器，或并联连接的可控开关管和继电器。其中，可控开关管具有控制延时低，灵敏度高的特点，继电器具有较强的耐流能力。第一开关单元将可控开关管和继电器并联连接，降低了第一开关单元的导通延时，同时还使第一开关单元具备较强的耐流能力。
在一种可能的实现方式中，功率变换器还包括驱动电路。驱动电路用于在控制器的控制下改变所述第一开关单元和第二开关单元的工作状态。
在一种可能的实现方式中，第二开关单元可以单独设置，此时该第二开关单元包括一个可控开关管，或多个并联连接的可控开关管。
第二方面，本申请还提供了一种功率变换器的保护方法，应用于以上实现方式提供的功率变换器，该方法包括以下步骤:
当利用电源的输入电压的第一采样信号，或直流母线的电压的第二采样信号中的至少一项确定存在过压时，控制第一开关单元断开，并通过控制可控开关管以为功率变换电路的母线电容充电。
第三方面，本申请还提供了一种电源***，该电源***包括功率变换器和交流电源。交流电源连接功率变换器的输入端，用于为功率变换器提供交流电，该功率变换器的功率变换电路可以AC-DC电路或者AC-DC-AC电路。
第四方面，本申请还提供了一种电源***，该电源***包括功率变换器和直流电源。直流电源连接功率变换器的输入端，用于为功率变换器提供直流电。该功率变换器的功率变换电路可以DC-AC电路或者DC-DC电路。
在一种可能的实现方式中，该直流电源为电池组或光伏组件。即该电源***可以应用于电池供电的场景或者光伏发电***。
附图说明
图1为现有技术中的一种功率变换器的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种功率变换器的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种功率变换器的示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种功率变换器的示意图；
图5为图2对应的第二开关单元包括独立设置的可控开关管时的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种AC-DC变换器的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种控制电路的示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种AC-DC变换器的示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种AC-DC变换器的示意图；
图10为本申请实施例提供的再一种AC-DC变换器的示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种AC-DC变换器的示意图；
图12为本申请实施例提供的一种DC-DC变换器的示意图；
图13为本申请实施例提供的一种DC-AC变换器的示意图；
图14为本申请实施例提供的一种AC-DC-AC变换器的示意图；
图15为本申请实施例提供的一种功率变换器的保护方法的流程图；
图16为本申请实施例提供的一种电源***的示意图；
图17为本申请实施例提供的一种电池***的示意图；
图18为本申请实施例提供的一种光伏***的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面首先介绍浪涌电流抑制电路与过压保护电路的应用场景以及工作原理。
继续参见图1，功率变换器的母线电容C1一般为电容值较大的电解电容，若无输入缓起电路，在功率变换器上电瞬间，电解电容充电时会产生较大的浪涌电流，该浪涌电流易使功率变换器内的保险丝烧断，以及连接输入侧与功率变换器的空气开关跳闸。此外，若无过压保护电路，在电源输入出现过压，或者功率变换器内部故障、接线错误导致过压时，容易导致功率变换器内部的器件损坏。为了在以上情况发生时保护功率变换器，可以在功率变换器内增加浪涌电流抑制电路与过压保护电路，即图中的保护电路10。
当前为保证控制器在长期过压条件下可长期工作，通过控制继电器K2的通断以实现对母线电容的限流充电，充电期间流过水泥电阻R1的瞬时充电电流大，导致水泥电阻R1的发热严重，对水泥电阻R1以及周围的器件造成影响，降低了***的可靠性。
此外，过压时继电器K2的工作状态不断切换，降低了继电器K2的机械寿命，导致继电器K2容易出现粘连与打火现象，进而存在过压脱离失败的可能，降低了可靠性，并且由于K2需要适应较大的充电电流，使得K2的体积相对较大，不利于功率变换器的小型化设计。
为了解决以上技术问题，本申请提供了一种功率变换器、保护方法及***，该功率变换器的保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计，同时避免了继电器出现粘连与打火现象对可靠性的影响，提升了功率变换器的可靠性。在长期过压条件下，通过控制额定电流较小可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够保持工作，在故障消除后可以实现自恢复。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行说明。
本申请说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。
本申请实施例提供了一种功率变换器，该功率变换器的输入端外接电源，电源可以提供直流输入或交流输入，本申请实施例不做具体限定，下面结合附图具体说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种功率变换器的示意图。
图示的功率变换器包括保护电路10、功率变换电路20以及控制器30。
其中，保护电路10用于进行浪涌电流抑制与过压保护，保护电路10包括第一PTC电阻Rp1、第一开关单元S1以及第二开关单元S2。
PTC电阻是一种具有温度敏感性的半导体电阻，当超过一定的温度时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。
图2中的第一开关单元S1连接在输入端和功率变换电路20的输入端之间，第一PTC电阻Rp1与第一开关单元S1并联。
功率变换电路的输入端包括正端口和负端口，第二开关单元S2并联在功率变换电路的输入端，即并联在功率变换器输入端的正端口和负端口之间，第二开关单元S2包括可控开关管。
下面说明该保护电路的工作原理。
当电源输入为直流电时，该功率变换器可以为DC-DC变换器，用于输出直流电，或者为DC-AC变换器(也可以称为逆变器)，用于输出交流电。
当电源输入为交流电时，该功率变换器可以为AC-DC变换器(也可以称为整流器)，用于输出直流电，或者为AC-DC-AC变换器(也可以称为交-直-交变换器)用于输出交流电。
功率变换器的功率变换电路20中包括直流母线和母线电容C1，直流母线包括正、负直流母线，图2中将正直流母线标识为P，负直流母线标识为N，母线电容C1并联在正直流母线P和负直流母线N之间。
控制器30当利用电源的输入电压的第一采样信号，以及直流母线的电压的第二采样信号确定存在过压时，进行过压脱离控制，即控制第一开关单元S1断开，并通过控制第二开关单元S2内可控开关管的工作状态，使得第二开关单元S2将母线电容C1旁路。
由于在温度上升时PTC电阻的阻值呈阶跃性增高的特性，此时第一PTC电阻Rp1接入电路，其电阻值因为发热而迅速上升，一方面保护了电路，另一方面还限制了流过第二开关单元S2的电流，使得第二开关单元S2不再需要使用继电器，而可以使用额定电流较小、成本较低的可控开关管。
在第二开关单元S2闭合期间，母线电容C1因为给功率变换电路的控制器进行供电而电压下降，为了维持母线电容C1的电压。控制器30可以通过控制第二开关单元S2内的可控开关管的工作状态，使得母线电容C1不再被旁路。此时输入电源通过第一PTC电阻Rp1为母线电容C1进行限流充电。待充电完成后，控制器30再次控制第二开关单元S2内可控开关管的工作状态，使得第二开关单元S2将母线电容C1再次旁路。以此将母线电容C1两端的电压维持在一定的范围内，既保障了电路的安全性，实现了浪涌电流抑制与过压保护，又能确保功率变换电路的控制器可长期持续工作。
当控制器30当利用电源的输入电压的第一采样信号，以及直流母线的电压的第二采样信号确定当前不存在过压时，第一开关单元S1闭合，并控制第二开关单元S2内的可控开关管的工作状态以使母线电容C1不再被旁路，功率变换器恢复正常工作。
参见图3，该图为本申请实施例提供的另一种功率变换器的示意图。
图3所示的功率变换器和图2的区别在于：其保护电路10的第二开关单元S2设置在功率变换电路的内部，并且并联在直流母线两端。
在一些实施例中，为确保第二开关单元S2闭合后母线电容C1不会迅速放电，还可以在母线电容C1和第二开关单元S2之间设置二极管，以防止母线电容C1和第二开关单元S2形成放电回路。例如在第二开关单元S2和C1连接的两端分别串联一个二极管，或者在其中的一端串联一个二极管。
该保护电路10的工作原理可参见以上说明，本申请实施例在此不再赘述。
参见图4，该图为本申请实施例提供的又一种功率变换器的示意图。
图4所示的功率变换器和图2的区别在于：其保护电路10设置在功率变换电路20内部。此时第一开关单元S1串联在直流母线上。
在一些实施例中，为确保第二开关单元S2闭合后母线电容C1不会迅速放电，还可以在母线电容C1和第二开关单元S2之间设置二极管，以防止母线电容C1和第二开关单元S2形成放电回路。例如在第二开关单元S2和C1连接的两端分别串联一个二极管，或者在其中的一端串联一个二极管。
该保护电路10的工作原理可参见以上说明，本申请实施例在此不再赘述。
本申请实施例中的功率变换器可以为DC-DC变换器、AC-DC变换器、DC-AC变换器以及AC-DC-AC变换器等，本申请实施例对此不做具体限定，不同类型的功率变换器具有不同的功率变换电路，本申请实施例在此不再全部具体说明。
功率变换电路20的控制器通过控制功率变换电路20中的可控开关管的工作状态，以控制功率变换电路20实现功率变换，在一些实施例中，保护电路10的控制器30和功率变换电路20的控制器可以分别独立设置，也可以集成在一起，本申请实施例不做具体限定。母线电容C1还可以同时为保护电路10的控制器30和功率变换电路20的控制器进行供电。
本申请实施例中控制器可以为ASIC、PLD、DSP、PLC、ARM微控制器或其组合。上述PLD可以是CPLD、FPGA、GAL或其任意组合，本申请实施例不作具体限定。
此外，第二开关单元S2中的可控开关管可以为IGBT、MOSFET或SiC MOSFET等，本申请实施例不做具体限定。
控制器30可以通过向可控开关管发送PWM信号或PFM信号以控制其工作状态。
综上所述，该功率变换器的保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计。在长期过压的应用场景下，第一开关单元为常开状态，不会存在开关损耗，通过控制额定电流较小的可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，可控开关管的开关速度快，控制可靠性高，避免了继电器出现粘连与打火现象对可靠性的影响，因此还提升了功率变换器的可靠性。
参见图5，该图为图2对应的第二开关单元包括独立设置的可控开关管时的示意图。
本申请实施例中的第二开关单元S2包括的可控开关管可以为相对功率变换电路独立设置的开关管。图中以第二开关单元S2包括一个可控开关管Q0为例。在另一些实施例中，第二开关单元S2还可以包括多个并联连接的可控开关管，以增强第二开关单元S2的耐流能力，并提供冗余保护。
在一些实施例中，为确保Q0闭合后母线电容C1不会迅速放电，还可以在母线电容C1和Q0之间设置二极管，以防止母线电容C1和Q0形成放电回路。例如在Q0和C1连接的两端分别串联一个二极管，或者在其中的一端串联一个二极管。
对于图3和图4所示的功率变换器，其第二开关单元的实现方式类似，在此不再赘述。
实际应用中，由于功率变换电路20中包括可控开关管，因此第二开关单元S2的可控开关管可以复用功率变换电路20内的可控开关管，进而降低成本，节省空间，下面结合功率变换器的具体实现方式进行说明。
下面首先说明功率变换器为AC-DC变换器(整流器)时的实现方式以及工作原理。
参见图6，该图为本申请实施例提供的一种AC-DC变换器的示意图。
图示AC-DC变换器的功率变换电路的拓扑结构为升压(Boost)型有桥PFC电路，功率变换器的输入端40连接单相交流电。功率变换器的输出端输出直流电。
功率变换电路用于将交流电转换为满足一定电压条件的直流电后输出。
该功率变换器的功率变换电路包括全桥整流电路201和Boost电路202。
其中，Boost电路202具体包括第一电感L1、第一二极管D1、第一开关管Q1和母线电容C1。
第一开关单元S1连接在输入端40和全桥整流电路201的输入端之间。
全桥整流电路201的第一输出端连接第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端通过第一开关管Q1连接全桥整流电路201的第二输出端。
第一电感L1的第二端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接母线电容C1的第一端，全桥整流电路201的第二输出端连接母线电容C1的第二端。
第二开关单元复用了Boost电路202中的第一开关管Q1。
下面具体说明保护电路实现浪涌电流抑制与过压保护的原理。
参见图7，该图为本申请实施例提供的一种控制电路的示意图。
该控制器30具体包括采样处理器301、母线电压控制器302以及驱动控制器303。
采样处理器301用于将电源的输入电压的第一采样信号Sam1，以及将直流母线的电压的第二采样信号Sam2经过处理后转换为控制器30可识别的电压信号。
母线电压控制器302用于利用处理得到的电压信号确定当前功率变换器的工作状态，根据工作状态确定驱动信号的输出情况并告知驱动控制器303。
驱动控制器303将获取的驱动信号经过变换后传输至驱动电路50，以使驱动电路50改变第一开关单元和第二开关单元的工作状态。
该驱动电路50用于在控制器30的控制下改变第一开关单元S1和第二开关单元S2的工作状态。
驱动电路50具体包括用于驱动第一开关单元S1的第一驱动单元501，和用于驱动第二开关单元S2的第二驱动单元502。
在一些实施例中，第一开关单元S1为继电器，此时第一驱动单元501为继电器驱动单元。
在另一些实施例中，第一开关单元S1为包括并联连接的可控开关管和继电器，此时第一驱动单元501包括继电器驱动单元和开关管驱动单元。
第二开关单元S2包括可控开关管，此时第二驱动单元502为开关管驱动单元。
继续参见图6，该AC-DC变换器连接交流输入后，控制器30控制第一开关单元S1处于断开状态，输入电流经第一PTC电阻Rp1、全桥整流电路201、第一电感L1和第一二极管D1后给母线电容C1进行限流充电，母线充电电流随着母线电容两端电压的增大而逐渐减小，同时第一PTC电阻Rp1因为流过电流导致发热而电阻上升，对母线充电电流起到抑制作用，实现了对浪涌电流的抑制。
当功率变换器在工作过程中交流输入出现过压时，交流输入经过全桥整流电路后会使得直流母线出现过压，容易损坏功率变换电路内的器件。此外，功率变换器内部故障、接线错误也可能会导致直流母线出现过压。控制器30利用电源的输入电压的第一采样信号，以及直流母线的电压的第二采样信号确定是否存在过压。
在一些实施例中，控制器30当利用第一采样信号确定外接电源的电压大于第一电压阈值V1，或当利用第二采样信号确定直流母线的电压大于第二电压阈值V2时，确定存在过压，此时控制器的过压判断具有较高的灵敏度，能够及时进行后续的过压脱离控制。
在另一些实施例中，控制器30当利用第一采样信号确定外接电源的电压大于第一电压阈值V1，且利用第二采样信号确定直流母线的电压大于第二电压阈值V2时，确定存在过压，此时控制器30的过压判断具有一定程度的容错性，能够避免频繁进行过压脱离控制。
控制器30具体可以利用获取的第一采样信号与第二采样信号，以及预设的工作状态判断表对当前功率变换器的工作状态进行判断。
工作状态判断表可以预先确定并存储在存储器中，控制器30从存储器中读取该工作状态判断表。其中，存储器可以为非易失性存储器(Non-volatile Memory，NVM)，例如只读存储器(Read-only Memory，ROM)，具体可以为带电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable programmable Read-only Memory，EEROM)或可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-only Memory，EPROM)等，本申请实施例不做具体限定。
当控制器30确定存在过压故障时，进行过压脱离控制，控制器30控制第一开关单元S1断开并控制Q1闭合，此时交流输入电流经过第一PTC电阻Rp1、全桥整流电路201、第一电感L1、第一开关管Q1(即第二开关单元S2)和全桥整流电路201。母线电容C1被旁路，第一PTC电阻Rp1的电阻值因为发热而迅速上升，一方面保护了电路，另一方面还限制了流过第一开关管Q1的电流。
母线电容C1为电路中的其他部分供电，其两端电压逐渐下降。当控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压小于第三电压阈值V3时，控制第一开关管Q1断开。
待Q1断开后，交流输入电流经过第一PTC电阻Rp1、全桥整流电路201、第一电感L1和第一二极管D1后为母线电容C1充电，母线电容C1两端的电压逐渐上升，待控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压上升至超过第四电压阈值V4时，确定母线电容C1充电完成，控制第一开关管Q1闭合以停止为母线电容C1充电。
第三电压阈值V3小于第四电压阈值V4，第四电压阈值V4小于或等于第二电压阈值V2。在一种较优的实现方式中，第四电压阈值V4小于第二电压阈值V2。
控制器30通过以上的控制，使得母线电容C1两端的电压维持在第三电压阈值V3和第四电压阈值V4之间，保证在长期过压的条件下母线电容C1始终能够正常供电，例如为功率变换电路的控制器进行供电。
当控制器30确定过压故障解除后，控制第一开关单元S1闭合，以将第一PTC电阻Rp1旁路，功率变换电路可以正常工作。
在一些实施例中，控制器30可以与功率变换电路的控制器集成在一起，即控制器还可以控制功率变换电路的工作状态。
参见图8，该图为本申请实施例提供的另一种AC-DC变换器的示意图。
图8所示AC-DC变换器与图7的区别在于：图7中的第一开关单元S1位于电源和全桥整流电路201之间，图8中的第一开关单元S1位于全桥整流电路201和Boost电路202之间。
关于保护电路10及控制器30的具体工作原理可以参见以上说明，在此不再赘述。
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器为AC-DC变换器，其保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，并且复用了功率变换电路中的可控开关管，相较于现有技术，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计，并且该第一PTC电阻还可以限制流过第二开关单元的电流。在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用周期。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，相较于现有技术，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。
下面说明功率变换器为AC-DC变换器(整流器)时的另一种实现方式以及工作原理。该AC-DC变换器的功率变换电路的拓扑结构为交错并联型有桥PFC电路。
参见图9，该图为本申请实施例提供的又一种AC-DC变换器的示意图。
该AC-DC变换器的功率变换电路包括：全桥整流电路201和Boost电路202。
其中，Boost电路202包括第二电感L2、第三电感L3、第二二极管D2、第三二极管D3、第二开关管Q2、第三开关管Q3和母线电容C1。
全桥整流电路201的第一输出端连接第二电感L2的第一端和第三电感L3的第一端，第二电感L2的第二端通过第二开关管Q2连接全桥整流电路201的第二输出端，第三电感L3的第二端通过第三开关管Q3连接所述全桥整流电路的第二输出端。
第二电感L2的第二端连接第二开关管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接母线电容C1的第一端，第三电感L3的第二端连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接母线电容C1的第一端，全桥整流电路201的第二输出端连接母线电容C1的第二端。
其中，第二开关单元复用了Boost电路202的第二开关管Q2和第三开关管Q3。
该保护电路进行浪涌电流抑制以及过压保护的原理与图6对应的实施例类似，区别在于：
当控制器30确定存在过压故障时，进行过压脱离控制，控制器30控制第一开关单元S1断开并控制Q2和Q3均闭合，此时交流输入电流经过第一PTC电阻Rp1和全桥整流电路201后，一部分电流通过第二电感L2和第二开关管Q2后回到全桥整流电路201，另一部分电流通过第三电感L3和第三开关管Q3后回到全桥整流电路201。使得母线电容C1被旁路，第一PTC电阻Rp1的电阻值因为发热而迅速上升，一方面保护了电路，另一方面还限制了流过Q2和Q3的电流。
当控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压小于第三电压阈值V3时，控制第二开关管Q2和第三开关管Q3均断开，或者控制第二开关管Q2和第三开关管Q3交替导通。
此时交流输入为母线电容C1充电，母线电容C1两端的电压逐渐上升，待控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压上升至超过第四电压阈值V4时，确定母线电容C1充电完成，再控制第二开关管Q2和第三开关管Q3均闭合以停止为母线电容C1充电。
参见图10，该图为本申请实施例提供的再一种AC-DC变换器的示意图。
图10所示AC-DC变换器与图9的区别在于：图9中的第一开关单元S1位于电源和全桥整流电路201之间，图10中的第一开关单元S1位于全桥整流电路201和Boost电路202之间。
关于保护电路10及控制器30的具体工作原理可以参见以上说明，在此不再赘述。
一并参见图9和图10所示的AC-DC变换器，在另一种可能的实现方式中，第二开关单元还可以仅复用Boost电路202的第二开关管Q2，当确定存在过压时，Q3始终断开，控制器通过控制Q2在导通和关断状态间进行切换为母线电容C1进行限流充电，并维持母线电容C1两端电压在合适的范围内。
在又一种可能的实现方式中，第二开关单元还可以仅复用Boost电路202的第三开关管Q3，当确定存在过压时，Q2始终断开，控制器通过控制Q3在导通和关断间进行切换为母线电容C1进行限流充电，并维持母线电容C1两端电压在合适的范围内。
在一些实施例中，控制器30还能控制功率变换电路的工作状态，控制器30对功率变换电路的控制方式包括但不限于变占空比控制、变频控制或移相控制等，本申请实施例不做具体限定。
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器为AC-DC变换器，其保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，并且复用了功率变换电路中的可控开关管，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计，并且该第一PTC电阻还可以限制流过第二开关单元的电流。在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用寿命。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。
下面说明功率变换器为AC-DC变换器(整流器)时的又一种实现方式以及工作原理。该AC-DC变换器的功率变换电路的拓扑结构为无桥Boost型PFC电路。
参见图11，该图为本申请实施例提供的另一种AC-DC变换器的示意图。
该AC-DC变换器的功率变换电路202为Boost电路，包括第四电感L4、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第四二极管D4、第五二极管D5和母线电容C1。
第四电感L4的第一端通过第一PTC电阻Rp1连接电源的第一端IN1，第四电感L4的第二端通过第四开关管Q4连接母线电容C1的第一端，第四电感L2的第二端通过第五开关管Q5连接母线电容C1的第二端。第四二极管D4的阳极连接第五二极管的阴极和电源的第二端IN2，第四二极管D4的阴极连接母线电容C1的第一端，第五二极管D5的阳极连接母线电容C1的第二端。
第二开关单元包括第四开关管Q4和第五开关管Q5。
下面具体说明保护电路实现浪涌电流抑制与过压保护的原理。
当控制器30确定存在过压故障时，进行过压脱离控制，控制器30控制第一开关单元S1断开，并当电源的第一端IN1的电压大于电源的第二端IN2电压时，控制Q4断开且控制Q5闭合，此时交流输入经过第一PTC电阻Rp1、第四电感L4、Q5以及D5；当电源的第一端IN1的电压小于或等于电源的第二端IN2电压时，控制Q4闭合且控制Q5断开，此时交流输入经过D4、Q4、第四电感L4以及第一PTC电阻Rp1，通过对Q4和Q5的控制使得母线电容C1被旁路。
在Q1和Q2的交替导通过程中，第一PTC电阻Rp1因为发热而阻抗迅速上升，一方面保护了电路，另一方面还限制了流过Q4和Q5的电流。
母线电容C1两端的电压因为给电路其他部分供电而逐渐下降，控制器30通过控制Q4和Q5的工作状态为母线电容C1进行充电。
在一种可能的实现方式中，控制器30当确定直流母线电压小于第三电压阈值时，若电源的第一端IN1的电压大于电源的第二端IN2的电压，控制第四二极管Q4闭合且控制第五二极管Q5断开，此时交流输入通过第四电感L4和Q4为母线电容C1充电；若电源的第一端IN1的电压小于或等于电源的第二端IN2的电压，控制第四二极管Q4断开且控制第五二极管Q5闭合，此时交流输入通过D4为母线电容C1充电；当确定直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，恢复以上的过压脱离控制。
在另一种可能的实现方式中，可以利用Q4和Q5的反并联体二极管进行续流，控制器30当确定直流母线电压小于第三电压阈值时，控制Q4和Q5均断开，则当电源的第一端IN1的电压大于电源的第二端IN2电压时，交流输入经过第一PTC电阻Rp1、第四电感L4、Q4的体二极管为母线电容C1充电；当电源的第一端IN1的电压小于或等于电源的第二端IN2电压时，交流输入经过D4、C1、Q5的体二极管、第四电感L4和第一PTC电阻Rp1，进而为母线电容C1充电。
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器为AC-DC变换器，其保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，并且复用了功率变换电路中的可控开关管，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计，该第一PTC电阻还可以限制流过第二开关单元的电流。在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用周期。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。
下面说明功率变换器为DC-DC变换器时的实现方式以及工作原理。
DC-DC变换器的输入端连接直流电源，输出直流电。在一些实施例中，DC-DC变换器的输入端可以连接电池包。该DC-DC变换器的功率变换电路可以为Boost电路、Buck(降压)电路、Buck-Boost电路、全桥电路、正激变换电路、移相全桥变换电路或LLC(其中L表示电感，C表示电容)谐振变换电路等，本申请实施例不做具体限定，下面以功率变换电路为Boost电路为例进行说明，对于其他类型的功率变换电路，其原理类似，本申请实施例不再一一赘述。
参见图12，该图为本申请实施例提供的一种DC-DC变换器的示意图。
该DC-DC变换器的功率变换电路202为Boost电路，包括第一电感L1、第一二极管D1、第一开关管Q1和输出端电容C0。
DC-DC变换器的母线电容C1连接在功率变换电路202输入端的正、负直流母线之间。
第一输入端IN1通过第一开关单元S1以及二极管D0连接第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端通过第一开关管Q1连接第二输入端IN2，第一电感L1的第二端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接母线电容C1的第一端，第二输入端IN2连接母线电容C1的第二端。
二极管D0用于阻断电路中反向电流。
第二开关单元为第一开关管Q1。
下面具体说明保护电路10实现浪涌电流抑制与过压保护的原理。
该DC-DC变换器连接直流输入后，控制器30控制第一开关单元S1处于断开状态，输入电流经第一PTC电阻Rp1、二极管D0、第一电感L1和第一二极管D1后给母线电容C1进行限流充电，母线充电电流随着母线电容C1两端电压的增大而逐渐减小，同时第一PTC电阻Rp1因为流过电流导致发热而电阻上升，对母线充电电流起到抑制作用，实现了对浪涌电流的抑制。
在一些实施例中，控制器30当利用第一采样信号确定外接电源的电压大于第一电压阈值V1，或当利用第二采样信号确定直流母线的电压大于第二电压阈值V2时，确定存在过压，此时控制器的过压判断具有较高的灵敏度，能够及时进行后续的过压脱离控制。
在另一些实施例中，控制器30当利用第一采样信号确定外接电源的电压大于第一电压阈值V1，且利用第二采样信号确定直流母线的电压大于第二电压阈值V2时，确定存在过压，此时控制器30的过压判断具有一定程度的容错性，能够避免频繁进行过压脱离控制。
控制器30具体可以利用获取的第一采样信号与第二采样信号，以及预设的工作状态判断表对当前功率变换器的工作状态进行判断。
工作状态判断表可以预先确定并存储在存储器中，控制器30从存储器中读取该工作状态判断表。
当控制器30确定存在过压故障时，进行过压脱离控制，控制器30控制第一开关单元S1断开并控制Q1闭合，此时交流输入电流经过第一PTC电阻Rp1、二极管D0、第一电感L1和第一开关管Q1。母线电容C1被旁路，第一PTC电阻Rp1的电阻值因为发热而迅速上升，一方面保护了电路，另一方面还限制了流过第一开关管Q1的电流。
母线电容C1为电路中的其他部分供电，其两端电压逐渐下降。当控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压小于第三电压阈值V3时，控制第一开关管Q1断开。
待Q1断开后，交流输入电流经过第一PTC电阻Rp1、二极管D0、第一电感L1和第一二极管D1后为母线电容C1充电，母线电容C1两端的电压逐渐上升，待控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压上升至超过第四电压阈值V4时，确定母线电容C1充电完成，控制第一开关管Q1闭合以停止为母线电容C1充电。
第三电压阈值V3小于第四电压阈值V4，第四电压阈值V4小于或等于第二电压阈值V2。在一种较优的实现方式中，第四电压阈值V4小于第二电压阈值V2。
控制器30通过以上的控制，使得母线电容C1两端的电压维持在第三电压阈值V3和第四电压阈值V4之间，保证在长期过压的条件下母线电容C1始终能够正常供电，例如为功率变换电路的控制器进行供电。
当控制器30确定过压故障解除后，控制第一开关单元S1闭合，以将第一PTC电阻Rp1旁路，功率变换电路可以正常工作。
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器为DC-DC变换器，其保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，并且复用了功率变换电路中的可控开关管，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计。在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用周期。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。
下面说明功率变换器为DC-AC变换器时的实现方式以及工作原理。
DC-AC变换器的输入端连接直流电源，输出交流电。在一些实施例中，DC-AC变换器的输入端可以连接电池包。该DC-AC变换器的功率变换电路也可称为逆变电路，关于逆变电路的具体实现方式为较为成熟的现有技术，本申请实施例在此不再赘述。
参见图13，该图为本申请实施例提供的一种DC-AC变换器的示意图。
该DC-AC变换器的输入端40连接直流电，功率变换电路20为DC-AC变换电路。
该DC-AC变换器连接交流输入后，控制器30控制第一开关单元S1处于断开状态，输入电流经第一PTC电阻Rp1后给母线电容C1进行限流充电，母线充电电流随着母线电容两端电压的增大而逐渐减小，同时第一PTC电阻Rp1因为流过电流导致发热而电阻上升，对母线充电电流起到抑制作用，实现了对浪涌电流的抑制。
控制器30具体可以利用获取的第一采样信号与第二采样信号，以及预设的工作状态判断表对当前功率变换器的工作状态进行判断。
当控制器30确定存在过压故障时，进行过压脱离控制，控制器30控制第一开关单元S1断开，并通过控制第二开关单元S2的可控开关管的工作状态以停止为母线电容C1充电。
母线电容C1为电路中的其他部分供电，其两端电压逐渐下降。当控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压小于第三电压阈值V3时，通过控制第二开关单元S2的可控开关管的工作状态以为母线电容C1充电，母线电容C1两端的电压逐渐上升，待控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压上升至超过第四电压阈值V4时，确定母线电容C1充电完成，控制第二开关单元S2的可控开关管的工作状态以停止为母线电容C1充电。
为确保第二开关单元S2闭合后母线电容C1不会迅速放电，还可以在母线电容C1和第二开关单元S2之间设置二极管，以防止母线电容C1和第二开关单元S2形成放电回路。例如在第二开关单元S2和C1连接的两端分别串联一个二极管，或者在其中的一端串联一个二极管，即可以设置图示的D1和D2中的任意一个，或者同时设置D1和D2。
第三电压阈值V3小于第四电压阈值V4，第四电压阈值V4小于或等于第二电压阈值V2。在一种较优的实现方式中，第四电压阈值V4小于第二电压阈值V2。
控制器30通过以上的控制，使得母线电容C1两端的电压维持在第三电压阈值V3和第四电压阈值V4之间，保证在长期过压的条件下母线电容C1始终能够正常供电，例如为功率变换电路的控制器进行供电。
当控制器30确定过压故障解除后，控制第一开关单元S1闭合，以将第一PTC电阻Rp1旁路，功率变换电路可以正常工作。
在一些实施例中，控制器30可以与功率变换电路的控制器集成在一起，即控制器还可以控制换电路的工作状态。
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器为DC-AC变换器，其保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，并且复用了功率变换电路中的可控开关管，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计。在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用周期。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。
下面说明功率变换器为AC-DC-AC变换器时的实现方式以及工作原理。
参见图14，该图为本申请实施例提供的一种AC-DC-AC变换器的示意图。
AC-DC-AC变换器可实现双向交流输入和交流输出，即输入侧40可以连接交流电源，经过变频调压后从输出侧50输出交流电；此外，输出侧50也可以作为输入侧，即输出侧50可以连接交流电源，经过变频调压后从输入侧40输出交流电，实现能量的反向流动。
下面以输入侧40连接交流电源，输出侧50输出交流电源为例说明保护电路实现浪涌电流抑制与过压保护的原理。
该AC-DC-AC变换器的功率变换电路包括整流电路、直流母线和逆变电路。本申请实施例中以整流电路为全桥整流电路203，逆变电路为全桥逆变电路204为例进行说明。当整流电路和逆变电路采用其他的实现方式时的原理类似，本申请实施例在此不再赘述。
其中，图14中的全桥整流电路203与图6、8、9和10中的全桥整流电路201的区别在于：图14中的全桥整流电路203中使用的均为可控开关管。
此时该AC-DC-AC变换器的输入侧和输出侧均设有保护电路，即保护电路除第一开关单元S1、第二开关单元S2和第一PTC电阻Rp1之外，还包括第二PTC电阻Rp2、第三开关单元S3和第四开关单元S4。其中，第二开关单元S2包括全桥整流电路内的可控开关管Q6-Q9。第四开关单元S4包括全桥逆变电路内的可控开关管Q10-Q13。
其中，第二PTC电阻Rp2串联在逆变电路204的第一输出端和功率变换器的第一输出端OUT1之间，第三开关单元S3与第二PTC电阻Rp2并联。
两侧的保护电路由同一个控制器进行控制。
下面以AC-DC-AC变换器的输出端连接交流性负载为例，具体说明保护电路实现浪涌电流抑制与过压保护的原理。
该AC-DC-AC变换器连接交流输入后，控制器控制第一开关单元S1处于断开状态且控制Q10-Q13均断开，输入电流经第一PTC电阻Rp1、全桥整流电路203后给母线电容C1进行限流充电，母线充电电流随着母线电容两端电压的增大而逐渐减小，同时第一PTC电阻Rp1因为流过电流导致发热而电阻上升，对母线充电电流起到抑制作用，实现了对浪涌电流的抑制。
控制器30利用电源的输入电压的第一采样信号，以及直流母线的电压的第二采样信号确定是否存在过压。
控制器30具体可以利用获取的第一采样信号与第二采样信号，以及预设的工作状态判断表对当前功率变换器的工作状态进行判断。工作状态判断表可以预先确定并存储在存储器中，控制器30从存储器中读取该工作状态判断表。
当控制器30确定存在过压故障时，进行过压脱离控制，控制器30控制第一开关单元S1断开，并当第一输入端IN1的电压大于或等于第二输入端IN2的电压时，控制Q6和Q7断开，控制Q8和Q9闭合，以将母线电容C1旁路；当第一输入端IN1的电压小于第二输入端IN2的电压时，控制Q6和Q7闭合，控制Q8和Q9断开，以将母线电容C1旁路。第一PTC电阻Rp1的电阻值因为发热而迅速上升，一方面保护了电路，另一方面还限制了流过第二开关单元S2内各开关管的电流。
母线电容C1为电路中的其他部分供电，其两端电压逐渐下降。当控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压小于第三电压阈值V3时为母线电容C1进行充电。此时，当第一输入端IN1的电压大于或等于第二输入端IN2的电压时，控制Q7和Q8断开，控制Q6和Q9闭合；当第一输入端IN1的电压小于第二输入端IN2的电压时，控制Q7和Q8闭合，控制Q6和Q9断开。母线电容C1两端的电压逐渐上升，待控制器30利用第二采样信号确定直流母线的电压上升至超过第四电压阈值V4时，确定母线电容C1充电完成，继续进行以上的过压脱离控制。
在另一些可能的实现方式中，可以利用可控开关管Q6-Q9的体二极管实现续流，当需要为母线电容C1进行充电时，控制Q6-Q9均断开，交流输入通过体二极管形成的续流回路为母线电容进行充电。
第三电压阈值V3小于第四电压阈值V4，第四电压阈值V4小于或等于第二电压阈值V2。在一种较优的实现方式中，第四电压阈值V4小于第二电压阈值V2。
控制器30通过以上的控制，使得母线电容C1两端的电压维持在第三电压阈值V3和第四电压阈值V4之间，保证在长期过压的条件下母线电容C1始终能够正常供电，例如为功率变换电路的控制器进行供电。
当控制器30确定过压故障解除后，控制第一开关单元S1闭合，以将第一PTC电阻Rp1旁路，功率变换电路可以正常工作。
在一些实施例中，控制器30可以与功率变换电路的控制器集成在一起，即控制器还可以控制换电路的工作状态。
下面以AC-DC-AC变换器的输出端连接电网为例，具体说明保护电路实现浪涌电流抑制与过压保护的原理。
当AC-DC-AC变换器的输出端连接电网时，电网电压的波动也会影响变换器的安全，因此需要当电网出现过压故障时对变换器进行相应的保护。
此时保护电路的控制器还用于利用功率变换电路的输出端的第三采样信号确定电网电压是否过压。
控制器具体可以利用第三采样信号以及预设的工作状态判断表进行判断。工作状态判断表可以预先确定并存储在存储器中，控制器从存储器中读取该工作状态判断表。
当控制器确定电网的电压过压时，控制第三开关单元S3断开，并通过控制第四开关单元包括的可控开关管，以使功率变换电路的输出端与直流母线断开连接。具体的，控制器当OUT1电压大于或等于OUT2的电压时，控制Q12和Q13闭合，控制Q10和Q11断开，当OUT1电压小于OUT2的电压时，控制Q10和Q11闭合，控制Q12和Q13断开，将母线电容C1旁路，电网侧无法为母线电容C1进行充电。
控制器当利用第三采样信号确定电网过压故障恢复后，闭合第三开关单元，功率变换电路重新恢复工作。
在一些实施例中，也可以将可控开关管Q6-Q13同时包括在第二开关单元内，此时无第四开关单元。
当AC-DC-AC变换器的输入端和输出端调换时，整流电路相当于逆变电路，逆变电路相当于整流电路，保护电路和控制器的工作原理与以上说明类似，本申请实施例不再赘述，
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器为AC-DC-AC变换器，其保护电路利用了PTC电阻的正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，并且复用了功率变换电路中的可控开关管，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计。在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用周期。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。并且当输出端连接电网进行并网操作时，还能够当电网出现过压故障时，利用输出端侧连接的PTC电阻进行过压保护，并及时断开电网与直流母线的连接，避免电网为母线电容进行充电。
以上实施例二至实施例七中的控制器的实现方式均可以参见图7，采样处理器可以根据不同的输入情况配合不同的采样电路(例如交流采样电路和直流采样电路等)和不同的采样方式(例如单端采样或差分采样等)，并且第二驱动单元502的具体实现方式需对应不同的第二开关单元。
可以理解的是，以上实施例二至实施例七均以第二开关单元复用功率变换电路中的可控开关管为例进行说明。当第二开关单元包括的可控开关管独立设置时，可以得到相应的其他实现方式，例如可以参见图5，此时控制器可以通过对Q0的控制直接将直流母线进行旁路，或者控制Q0断开并控制功率变换电路中的可控开关管的工作状态以为母线电容进行充电。
基于以上实施例提供的功率变换器，本申请实施例还提供了一种功率变换器的保护方法，下面结合附图具体说明。
参见图15，该图为本申请实施例提供的一种功率变换器的保护方法的流程图。
关于功率变换器的实现方式和工作原理可以参见以上实施例中的相关说明，本申请实施例在此不再赘述。
该方法包括以下步骤:
S1501：利用电源的输入电压的第一采样信号，或直流母线的电压的第二采样信号中的至少一项确定是否存在过压。
在一些实施例中，当利用第一采样信号确定外接电源的电压大于第一电压阈值，或当利用第二采样信号确定直流母线的电压大于第二电压阈值时，确定存在过压，此时控制器的过压判断具有较高的灵敏度，能够及时进行后续的过压脱离控制。
在另一些实施例中，当利用第一采样信号确定外接电源的电压大于第一电压阈值，且利用第二采样信号确定直流母线的电压大于第二电压阈值时，确定存在过压，此时控制器的过压判断具有一定程度的容错性，能够避免频繁进行过压脱离控制。
S1502：当确定存在过压时，控制第一开关单元断开，并通过控制可控开关管的工作状态以为功率变换电路的母线电容充电。
具体的，当利用第二采样信号确定直流母线电压小于第三电压阈值时，控制可控开关管的工作状态以为母线电容充电，以及当利用第二采样信号确定直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，控制可控开关管的工作状态以停止为母线电容充电。
其中，第三电压阈值小于第四电压阈值，第四电压阈值小于或等于第二电压阈值。在一种较优的实现方式中，第四电压阈值小于第二电压阈值。
综上所述，本申请实施例提供的功率变换器的保护方法，实现输入缓起需求，在长期过压条件下，第一开关单元处于常开状态，不会频繁切换工作状态，提升了第一开关单元的使用周期。通过控制可控开关管的工作状态对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，相较于现有技术，避免了因使用继电器而出现的粘连与打火现象，提升了功率变换器的可靠性。
基于以上实施例提供的功率变换器，本申请实施例还提供了一种供电***，下面结合附图具体说明。
参见图16，该图为本申请实施例提供的一种电源***的示意图。
图示电源***1600包括电源1601和功率变换器1602。
其中，该功率变换器1602包括保护电路、功率变换电路以及控制器。
保护电路用于进行浪涌电流抑制与过压保护。
关于该功率变换器1602的具体实现方式及工作原理可以参见以上实施例中的相关说明，本申请实施例在此不再赘述。
该功率变换器可以为DC-DC变换器、AC-DC变换器、DC-AC变换器以及AC-DC-AC变换器等，本申请实施例对此不做具体限定。
当功率变换器的输入端连接交流输入时，其输入端连接的电源提供交流电，例如可以连接市电。
当功率变换器的输入端连接直流输入时，其输入端连接的电源提供直流电，例如可以为连接电池包或者光伏组件，下面分别说明。
参见图17，该图为本申请实施例提供的一种电池***的示意图。
图示电池***1700包括电池组1601和功率变换器1602。
电池组1601a用于提供直流输出，该功率变换器1602可以为DC-DC变换器或者DC-AC变换器，本申请实施例不做具体限定。
参加图18，该图为本申请实施例提供的一种光伏***的示意图。
图示光伏***1800包括光伏单元1601b和功率变换器1602。
其中，光伏单元1601b包括一个光伏组件或多个光伏组件。当光伏单元1601b包括多个光伏组件时，光伏组件可以先串联形成光伏组串，多个光伏组串再并联形成光伏组件。
光伏单元1601b用于将光能(太阳能)转换为直流电后提供给功率变换器1602。
当功率变换器1602为DC-DC变换器时，功率变换器1602的输出端可以连接逆变器。
当功率变换器1602为DC-AC变换器时，功率变换器1602的输出端可以连接电网以进行并网操作。
综上所述，本申请实施例提供的电源***包括了该功率变换器，该功率变换器利用了PTC电阻具有正温度系数的特性实现输入缓起需求，PTC电阻不需要与额外的继电器串联，相较于现有技术，减少了使用继电器的数量，降低了功率变换器的成本，便于功率变换器的小型化设计。该第一PTC电阻还可以限制流过第二开关单元的电流，使得在长期过压条件下，通过控制额定电流较小的可控开关管的工作状态即可实现对母线电容进行充电，以使功率变换器的控制器能够正常取电，避免了使用继电器，进而避免了粘连与打火现象，因此还提升了功率变换器的可靠性。
此外，功率变换器的保护电路可以复用功率变换电路中的可控开关管，无需增加额外的继电器或开关器件即可实现过压脱离，降低了成本，节省了空间。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (19)

1.一种功率变换器，用于连接电源，其特征在于，所述功率变换器包括：保护电路、控制器以及功率变换电路；其中，所述保护电路包括第一PTC电阻、第一开关单元和第二开关单元；所述功率变换电路包括直流母线以及母线电容，所述直流母线包括正直流母线和负直流母线，所述母线电容并联在所述正直流母线和所述负直流母线之间；
所述第一开关单元连接在所述电源和所述功率变换电路的输入端之间，或串联在所述功率变换电路的所述直流母线上；
所述第一PTC电阻与所述第一开关单元并联；
所述第二开关单元并联在所述功率变换电路的输入端的正端口和负端口之间，或并联在所述正直流母线和所述负直流母线之间，所述第二开关单元与所述母线电容之间包括单向导通单元；
所述第二开关单元包括可控开关管；
所述控制器，用于对所述第一开关单元以及第二开关单元中的可控开关管进行控制。
2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，当以下至少一项满足时：
确定所述电源的电压大于第一电压阈值，或，
确定所述直流母线的电压大于第二电压阈值，
所述控制器控制所述第一开关单元断开，并通过控制所述可控开关管为所述功率变换电路的母线电容充电。
3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器当根据第二采样信号确定所述直流母线电压小于第三电压阈值时，通过控制所述可控开关管为所述母线电容充电，以及当根据所述第二采样信号确定所述直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，通过控制所述可控开关管停止为所述母线电容充电；所述第三电压阈值小于所述第四电压阈值，所述第四电压阈值小于或等于所述第二电压阈值。
4.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述第二开关单元包括的可控开关管为所述功率变换电路的可控开关管。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述电源为交流电源，所述功率变换电路包括全桥整流电路和升压Boost电路，所述Boost电路包括第一电感、第一二极管、第一开关管和所述母线电容；
所述全桥整流电路的第一输出端连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端通过所述第一开关管连接所述全桥整流电路的第二输出端，所述第一电感的第二端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述母线电容的第一端，所述全桥整流电路的第二输出端连接所述母线电容的第二端；
所述第二开关单元为所述第一开关管；
所述控制器当确定所述直流母线的电压小于第三电压阈值时，控制所述第一开关管断开，当确定所述直流母线的电压大于或等于第四电压阈值时，控制所述第一开关管闭合。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述电源为交流电源，所述功率变换电路包括全桥整流电路和Boost电路，所述Boost电路包括第二电感、第三电感、第二二极管、第三二极管、第二开关管、第三开关管和所述母线电容；
所述全桥整流电路的第一输出端连接所述第二电感的第一端和所述第三电感的第一端，所述第二电感的第二端通过所述第二开关管连接所述全桥整流电路的第二输出端，所述第三电感的第二端通过所述第三开关管连接所述全桥整流电路的第二输出端，所述第二电感的第二端连接所述第二开关管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述母线电容的第一端，所述第三电感的第二端连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极连接所述母线电容的第一端，所述全桥整流电路的第二输出端连接所述母线电容的第二端；
所述第二开关单元包括所述第二开关管和第三开关管；
所述控制器当确定所述直流母线电压小于第三电压阈值时，控制所述第二开关管和第三开关管断开，或控制所述第二开关管和第三开关管交替导通；当确定所述直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，控制所述第二开关管和第三开关管均闭合。
7.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，所述第一开关单元位于所述电源和所述全桥整流电路的输入端之间，或位于所述全桥整流电路的输出端和所述Boost电路之间。
8.根据权利要求1至4任一项所述的变换器，其特征在于，所述电源为交流电源，所述功率变换电路为Boost电路，所述Boost电路包括第四电感、第四开关管、第五开关管、第四二极管、第五二极管和所述母线电容；
所述第四电感的第一端通过所述第一PTC电阻连接所述电源的第一端，所述第四电感的第二端通过所述第四开关管连接所述母线电容的第一端，所述第四电感的第二端通过所述第五开关管连接所述母线电容的第二端；所述第四二极管的阳极连接所述第五二极管的阴极和所述电源的第二端，所述第四二极管的阴极连接所述母线电容的第一端，所述第五二极管的阳极连接所述母线电容的第二端；
所述第二开关单元包括所述第四开关管和第五开关管；
所述控制器当确定所述直流母线电压小于第三电压阈值时，若所述电源的第一端的电压大于所述电源的第二端电压，控制所述第四二极管闭合且控制所述第五二极管断开，若所述电源的第一端的电压小于或等于所述电源的第二端电压，控制所述第四二极管断开且控制所述第五二极管闭合；以及当确定所述直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，若所述电源的第一端的电压大于所述电源的第二端电压，控制所述第四二极管断开且控制所述第五二极管闭合，若所述电源的第一端的电压小于或等于所述电源的第二端电压，控制所述第四二极管闭合且控制所述第五二极管断开。
9.根据权利要求1至4任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述电源为直流电源，所述功率变换电路为Boost电路、降压Buck电路、升降压Buck-Boost电路、全桥电路、正激变换电路、移相全桥变换电路、LLC谐振变换电路或DC-AC电路中的一种。
10.根据权利要求1至4任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述电源为交流电源，所述功率变换电路为AC-DC-AC电路，所述功率变换电路包括整流电路、逆变电路和所述母线电容；
所述保护电路还包括第二PTC电阻、第三开关单元和第四开关单元；
所述第二PTC电阻串联在所述逆变电路的第一输出端和所述功率变换器的第一输出端之间；所述第三开关单元与所述第二PTC电阻并联；
所述第二开关单元包括所述整流电路内的可控开关管；
所述第四开关单元包括所述逆变电路内的可控开关管；
所述控制器当确定所述直流母线电压小于第三电压阈值时，通过控制所述第二开关单元和第四开关单元以为所述母线电容充电；以及当确定所述直流母线电压大于或等于第四电压阈值时，通过控制所述第二开关单元和第四开关单元以停止为所述母线电容充电。
11.根据权利要求10所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换电路的输出端连接电网，所述控制器当根据所述功率变换电路的输出端的第三采样信号确定电网过压时，控制所述第三开关单元断开，并通过控制所述第四开关单元包括的可控开关管，以使所述功率变换电路的输出端与所述直流母线断开连接。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器还用于控制所述功率变换电路的工作状态。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述第一开关单元为继电器，或所述第一开关单元为并联连接的可控开关管和继电器。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括驱动电路；
所述驱动电路，用于在所述控制器的控制下改变所述第一开关单元和所述第二开关单元的工作状态。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述第二开关单元包括一个可控开关管，或所述第二开关单元包括多个并联连接的可控开关管。
16.一种功率变换器的保护方法，其特征在于，应用于权利要求1至15中任意一项所述的功率变换器，所述方法包括：
当利用所述电源的输入电压的第一采样信号，或所述直流母线的电压的第二采样信号中的至少一项确定存在过压时，控制所述第一开关单元断开，并通过控制所述可控开关管以为所述功率变换电路的母线电容充电。
17.一种电源***，其特征在于，包括权利要求1至8、10至15中任意一项所述的功率变换器，还包括交流电源；
所述交流电源连接所述功率变换器的输入端，用于为所述功率变换器提供交流电。
18.一种电源***，其特征在于，包括权利要求1至4、9、12至15中任意一项所述的功率变换器，还包括直流电源；
所述直流电源连接所述功率变换器的输入端，用于为所述功率变换器提供直流电。
19.根据权利要求18所述的电源***，其特征在于，所述直流电源为电池组或光伏组件。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11509233B1 (en) * 2022-04-25 2022-11-22 Resilient Power Systems, Inc. Surge voltage protection for a power conversion system
CN116438783A (zh) * 2022-07-07 2023-07-14 华为数字能源技术有限公司 功率变换装置、控制装置和开关电源

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545666A (zh) * 2010-12-06 2012-07-04 三星电子株式会社 电源设备及控制该电源设备的方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5627738A (en) * 1995-05-19 1997-05-06 Eni, A Division Of Astec America, Inc. Low cost, high reliability soft start arrangement
KR100534107B1 (ko) * 2003-02-14 2005-12-08 삼성전자주식회사 모터전원공급장치
CN102422519B (zh) * 2009-05-15 2014-05-14 株式会社村田制作所 Pfc变换器
GB2501107A (en) * 2012-04-12 2013-10-16 Eltek As AC-DC converter device comprising soft start and over-voltage protection system
CN203014691U (zh) * 2012-12-26 2013-06-19 泉州豪杰信息科技发展有限公司 一种ac转dc电源电路
JP6095371B2 (ja) * 2013-01-10 2017-03-15 キヤノン株式会社 画像形成装置
WO2015140825A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-24 Meta System S.P.A. Power supply stage of an electric appliance, in particular a battery charger for charging batteries of electric vehicles
JP6454936B2 (ja) * 2014-05-12 2019-01-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、およびそれを用いたパワーコンディショナ
CN204231188U (zh) * 2014-08-26 2015-03-25 广东美的制冷设备有限公司 电力转换电路和变频空调器
CN105071652B (zh) * 2015-09-22 2018-02-02 广东志高暖通设备股份有限公司 一种控制Boost型PFC电路
CN108879591B (zh) * 2018-07-18 2020-02-11 深圳市沃特沃德股份有限公司 大电流供电保护电路
CN109194107A (zh) * 2018-11-20 2019-01-11 北京汇能精电科技股份有限公司 一种保护电路、光伏逆变装置和光伏逆变装置的保护方法
CN110071627A (zh) * 2019-01-16 2019-07-30 广东美的制冷设备有限公司 驱动控制电路和空调器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545666A (zh) * 2010-12-06 2012-07-04 三星电子株式会社 电源设备及控制该电源设备的方法

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