CN114447879B - 一种过流保护电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种过流保护电路和控制方法，电路包括设于直流侧与交流侧连接处的储能变流器，储能变流器包括设于所述直流侧的第一开关管、设于交流侧的第二开关管和第三开关管、薄膜电容和第一开关管和第二开关管之间的电解电容，可以实现，当交流侧短路时，检测到直流侧出现过流信号，将第二开关管和第三开关管截止并利用电解电容的能量将故障上传，当交流侧高穿时，检测到交流侧出现过流信号，将第一开关管截止并利用电解电容和薄膜电容的能量将故障上传，通过该电路，可以在保护电路的情况下，将故障上传，降低了电路维护的成本。

Description

一种过流保护电路和控制方法

技术领域

本发明涉及电源保护技术领域，尤其是一种过流保护电路和控制方法。

背景技术

随着环保的要求，新能源的发电占比会持续增加，但新能源发电带有自身的不稳定性，因此可以“错峰填谷”的储能装置应运而生。但电网电压高穿，储能装置母线短路等等极端工况会造成储能电池过流从而发生火灾。因此如何在这些极端工况发生时，很好的保护储能装置并将异常上报，成为储能装置可靠性的关键要素。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种过流保护电路和控制方法，以解决现有技术中无法在极端工况下安全保护直流侧电池的问题。

为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：

一方面，本文提供一种过流保护电路，包括：

设于直流侧与交流侧连接处的储能变流器；

所述储能变流器包括防反二极管、限流电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、保护与驱动电路，薄膜电容、电解电容和控制器；

所述薄膜电容与所述电解电容均与所述控制器相连，所述控制器，用于上报过流信号对应的过流现象，还用于控制所述交流侧进入电能质量治理模式；

所述防反二极管的阳极与所述直流侧的正极相连，所述防反二极管的阴极与所述限流电阻的一端相连，所述限流电阻的另一端与所述电解电容的一端相连；

所述电解电容的另一端与所述直流侧的负极相连；

所述第一开关管的源极与所述电解电容的一端相连，所述第一开关管的漏极与所述防反二极管的阳极相连；

所述第二开关管的源极与所述限流电阻的另一端相连，所述第二开关管的漏极与所述第三开关管的漏极相连，所述第三开关管的源极与所述电解电容的正极相连，所述电解电容的负极与所述薄膜电容的另一端相连；

所述保护与驱动电路用于检测所述直流侧和所述交流侧的所述过流信号，并根据所述过流信号截止所述第一开关管、所述第二开关管或所述第三开关管。

作为本文的一个实施例，所述保护与驱动电路包括：直流电流检测比较单元、交流电流检测比较单元、逻辑单元、驱动单元；

所述直流电流检测比较单元，用于获取所述直流侧的电流，并与第一预设电压比较后输出过流信号；其中，所述第一预设电压为所述直流侧的电流过流时所对应的电压；

所述交流电流检测比较单元，用于获取所述交流侧的电流，并与第二预设电压比较后输出过流信号；其中，所述第二预设电压为所述交流侧的电流过流时所对应的电压；

所述逻辑单元，用于根据所述过流信号向所述驱动单元发送逻辑信号；

所述驱动单元，用于根据逻辑信号截止所述第一开关管、所述第二开关管或所述第三开关管。

作为本文的一个实施例，所述逻辑单元包括运算模块、光耦模块、驱动信号放大模块、驱动保护电路模块；

所述运算模块，用于将所述过流信号和第一脉冲信号进行运算，得到逻辑信号；

所述光耦模块，用于将所述逻辑信号分别与所述运算模块和所述驱动保护电路模块进行光耦隔离；

所述驱动信号放大模块，用于将所述逻辑信号进行放大；

所述驱动保护电路模块，用于防止电源倒灌至所述驱动保护电路模块。

作为本文的一个实施例，所述运算模块包括：

第一运算器，用于将所述过流信号与所述第一脉冲信号进行与非运算，得到与非信号；

第二运算器，用于将所述与非信号与高电平信号进行与非运算，得到所述逻辑信号。

作为本文的一个实施例，所述光耦模块包括：第九电阻、防静电电容、续流二极管、下拉电阻、光耦合器；

所述第九电阻的一端与所述第二与非运算器的输出端相连，另一端与所述防静电电容的一端相连；

所述防静电电容的另一端接地，所述续流二极管的阴极与所述防静电电容的一端相连，所述续流二极管的阳极接地；

所述下拉电阻的一端与所述续流二极管的阴极相连，所述下拉电阻的另一端与所述续流二极管的阳极相连；

所述光耦合器的原边的一端与所述下拉电阻的一端相连，所述光耦合器的原边的另一端接地；

所述光耦合器的副边接收所述驱动单元的第一驱动电压和第二驱动电压，并发送光耦指令。

作为本文的一个实施例，所述驱动信号放大模块包括驱动放大芯片、第一肖特基二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十七电阻；

所述驱动放大芯片通过所述第十四电阻与所述光耦合器的副边相连，并接收所述光耦指令；

所述第十五电阻的一端与所述光耦合器的副边相连，另一端与所述第一驱动电压相连；

所述第十电阻的一端与所述驱动放大芯片相连，另一端与所述第十一电阻的一端相连，所述第十一电阻的另一端与第十七电阻的一端相连；

所述第十七电阻的另一端分别与所述第一驱动电压、第二驱动电压和所述驱动单元相连；

所述第一肖特基二极管的阴极与所述第十电阻的一端相连，所述第一肖特基二极管的阳极与所述第十电阻的另一端相连；

所述第十二电阻的一端与所述第十电阻的一端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第十电阻的另一端相连；

所述第十三电阻的一端与所述第十一电阻的一端相连，所述第十三电阻的另一端与所述第十一电阻的另一端相连。

作为本文的一个实施例，所述驱动保护电路模块包括第二肖特基二极管、第三肖特基二极管、第五电容和第十六电阻；

所述第二肖特基二极管的阴极与所述第十七电阻的另一端相连；

所述第二肖特基二极管的阳极与所述第二驱动电压相连；

所述第五电容的一端与所述第十七电阻的一端相连，所述第五电容的另一端与所述第十六电阻相连；

所述第十六电阻的另一端分别与所述第二肖特基二极管的阴极相连；

所述第三肖特基二极管的阳极与所述第十七电阻的一端相连；

所述第三肖特基二极管的阴极与所述第一驱动电压相连。

作为本文的一个实施例，所述驱动单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、变压器、双路串联信号二极管和稳压二极管；

所述第一电阻的一端与输入电源VCC相连，另一端与所述第一三极管的集电极相连；

所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极相连，所述第二三极管的集电极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接输入电源VEE；

第一三极管的基极和所述第二三极管的基极共同连接第二脉冲信号；

所述第三电阻的一端与第二脉冲信号相连，另一端接所述输入电源VEE；

所述变压器的原边一端与所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极的连接点相连，另一端与所述第一电容的一端相连；

所述第一电容的另一端接所述输入电源VEE；

所述变压器的副边通过所述第二电容与所述双路串联信号二极管耦合；

所述第三电容的一端与所述双路串联信号二极管相连，另一端与所述第四电容相连；

所述第四电容的另一端与所述双路串联信号二极管相连；

所述第四电阻的一端与所述第三电容的一端相连，所述第四电阻的另一端与所述第三电容的另一端相连；

所述稳压二极管的阴极与所述第四电容的一端相连，所述稳压二极管的阳极与所述第四电容的另一端相连；

其中，所述第四电阻的一端输出第一驱动电压，所述第四电阻的另一端与所述第十七电阻的另一端相连；

所述稳压二极管的阳极输出第二驱动电压。

作为本文的一个实施例，所述驱动放大芯片配置为：

当导通所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管时，所述驱动放大芯片将所述第一驱动电压输送至第十七电阻的一端；

当截止所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管时，所述驱动放大芯片将所述第二驱动电压输送至第十七电阻的一端。

另一方面，本文还提供一种基于任一项所述的过流保护电路的控制方法，包括：

确定直流侧或交流侧的电流是否出现过流信号；

若所述直流侧出现过流信号，则截止第二开关管和第三开关管，并上传第一异常信息；

若所述交流侧出现过流信号，则截止第一开关管，上传第二异常信息，并进入电能质量治理模式；

若所述交流侧和所述直流侧均出现过流信号，则截止第一开关管、第二开关管和第三开关管，并上传第三异常信息。

采用上述技术方案，实现了当交流侧发生短路时，在直流侧可以检测到过流信号，此时，截止第二开关管和第三开关管，第一开关管工作，通过这种方式，可以保护储能变流器，还可以通过电解电容为控制器供电，控制器可以将异常上报，当交流侧出现高穿时，截止第一开关管，第二开关管和第三开关管工作，电解电容和薄膜电容共同为控制器供电，控制器可以将异常上报，并通知交流侧进行电能质量治理，调整交流侧电压，当电解电容出现异常，检测到直流侧和交流侧同时过流时，将第一开关管、第二开关管和第三开关管截止，此时薄膜电容为控制器供电，控制器将异常上报。

为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本文实施例一种过流保护电路示意图；

图2示出了本文实施例保护与驱动电路示意图；

图3示出了本文实施例直流电流检测比较单元示意图；

图4示出了本文实施例交流电流检测比较单元示意图；

图5示出了本文实施例逻辑单元示意图；

图6示出了本文实施例运算模块示意图；

图7示出了本文实施例逻辑单元电路图；

图8示出了本文实施例逻辑单元较佳电路图；

图9示出了本文实施例驱动单元电路图；

图10示出了本文实施例一种基于所述的过流保护电路的控制方法的示意图。附图符号说明：

1、直流侧；

2、储能变流器；

3、交流侧；

4、控制器；

5、保护与驱动电路；

6、电解电容；

7、薄膜电容；

8、防反二极管；

9、限流电阻；

301、第一开关管；

302、第二开关管；

303、第三开关管；

21、直流电流检测比较单元；

22、交流电流检测比较单元；

23、逻辑单元；

24、驱动单元；

31、直流采样模块；

32、第一跟随模块；

33、第一比较模块；

41、交流采样模块；

42、第二跟随模块；

43、第二比较模块；

51、运算模块；

52、光耦模块；

53、驱动信号放大模块；

54、驱动保护电路模块；

61、第一运算器；

62、第二运算器；

101、第一电容；

102、第二电容；

103、第三电容；

104、第四电容；

105、第五电容；

106、防静电电容；

201、第一电阻；

202、第二电阻；

203、第三电阻；

204、第四电阻；

206、下拉电阻；

209、第九电阻；

210、第十电阻；

211、第十一电阻；

212、第十二电阻；

213、第十三电阻；

214、第十四电阻；

215、第十五电阻；

216、第十六电阻；

217、第十七电阻；

401、第一肖特基二极管；

402、第二肖特基二极管；

403、第三肖特基二极管；

404、双路串联信号二极管；

405、稳压二极管；

406、续流二极管；

501、第一三极管；

502、第二三极管；

71、光耦合器；

72、驱动放大芯片；

73、变压器。

具体实施方式

下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现有技术中，当通常采用数字电路检测过流信号，并控制开关管保护电路，然而，数字运算处理需要时间，所以数字电路的保护效果并不高，因此，本文提供了一种纯模拟电路，可以对PCS进行保护，并且可以上报PCS的故障信息。

如图1一种过流保护电路示意图，包括设于直流侧1与交流侧3连接处的储能变流器2；

所述储能变流器2包括防反二极管9、限流电阻8、第一开关管301、第二开关管302、第三开关管303、保护与驱动电路5，薄膜电容7、电解电容6和控制器4；

所述薄膜电容7与所述电解电容6均与所述控制器4相连，所述控制器4，用于上报过流信号对应的过流现象，还用于控制所述交流侧3进入电能质量治理模式；

所述防反二极管9的阳极与所述直流侧1的正极相连，所述防反二极管9的阴极与所述限流电阻8的一端相连，所述限流电阻8的另一端与所述电解电容6的一端相连；

所述电解电容6的另一端与所述直流侧1的负极相连；

所述第一开关管301的源极与所述电解电容6的一端相连，所述第一开关管301的漏极与所述防反二极管9的阳极相连；

所述第二开关管302的源极与所述限流电阻8的另一端相连，所述第二开关管302的漏极与所述第三开关管303的漏极相连，所述第三开关管303的源极与所述电解电容6的正极相连，所述电解电容6的负极与所述薄膜电容7的另一端相连；

所述保护与驱动电路用于检测所述直流侧1和所述交流侧3的所述过流信号，并根据所述过流信号截止所述第一开关管301、所述第二开关管302或所述第三开关管303。

采用上述技术方案，实现了当交流侧3生短路时，在直流侧可以检测到过流信号，此时，截止第二开关管302和第三开关管303，第一开关管301工作，通过这种方式，可以保护储能变流器，还可以通过电解电容6为控制器4供电，控制器4可以将异常上报，当交流侧3出现高穿时，截止第一开关管301，第二开关管302和第三开关管303工作，电解电容6和薄膜电容7共同为控制器4供电，控制器4可以将异常上报，并通知交流侧3进行电能质量治理，调整交流侧3电压，当电解电容6出现异常，检测到直流侧1和交流侧3同时过流时，将第一开关管301、第二开关管302和第三开关管303截止，此时薄膜电容7为控制器4供电，控制器4将异常上报。

当前，在交流侧出现短路令直流侧1出现过流信号时，通常是截止第二开关管302和第三开关管303，然后令限流电阻8烧断，但是在直流侧1完全断开后，控制器4就会立即失电且无法上传异常信息，令检修人员无法得到相关信息，影响保护电路的实用性。

所以本文通过巧妙的电路布局，令电路断开时，控制器4不会失电，可以令控制器4将异常信息发送。

需要说明的是，本文的纯硬件电路无需做代码的判断，通常MOS开关管过流最多扛存在10μs，而通过数字电路中的采样、滤波和走读代码通常也会花费10μs，所以通过数字电路进行过流保护，存在保护失败的可能，而通过纯硬件的过流保护，可以节省控制器4走读代码的时间，相比于数字电路的过流保护，本文的纯硬件过流保护的成功率更大。

需要说明的是，本文中的开关管可以是MOSFET管，还可以是IGBT管、SIC MOSGFET或者是响应速度够快的电子开关或者机械开关，本文以MOS管为例，详细说明开关电路。

需要说明的是，本文为了降低开关电路的体积，可以在保护与驱动电路中设计一个逻辑单元23、一个驱动单元24、一个直流电流检测比较单元21和一个交流电流检测比较单元22。还可以为了避免同时出现交流侧3过压，直流侧1短路，导致逻辑单元23和驱动单元24无法并行输出控制信号时，令储能变流器2出现异常的问题，可以在开关电路中设置两个逻辑单元23、两个驱动单元24、一个直流电流检测比较单元21和一个交流电流检测比较单元22，本文对此不进行设定，为了令本领域技术人员可以悉知本文的原理，下述内容分来叙述开关电路中的每一个模块，以及模块的具体电路构成，本领域技术人员，可以根据储能变流器2的体积尺寸要求，自行的集成保护与驱动电路。

如图2所示保护与驱动电路示意图，作为本文的一个实施例，所述保护与驱动电路包括：直流电流检测比较单元21、交流电流检测比较单元22、逻辑单元23、驱动单元24；

所述直流电流检测比较单元21，用于获取所述直流侧1的电流，并与第一预设电压比较后输出过流信号；其中，所述第一预设电压为所述直流侧1的电流过流时所对应的电压；

所述交流电流检测比较单元22，用于获取所述交流侧3的电流，并与第二预设电压比较后输出过流信号；其中，所述第二预设电压为所述交流侧3的电流过流时所对应的电压；

所述逻辑单元23，用于根据所述过流信号向所述驱动单元24发送逻辑信号；

所述驱动单元24，用于根据逻辑信号截止所述第一开关管301、所述第二开关管302或所述第三开关管303。

需要说明的是，本文的薄膜电容7和电解电容6的排布方式可以更好的对控制器4供电，因为控制器4需要母线提供大容值和大纹波电流，而薄膜电容7可以提供大纹波电流，电解电容6可以提供大容值，且电解电容6需要距离交流侧3更远以增加阻抗，令薄膜电容7提供纹波电流的占比更多。

因为本文中需要对直流侧1或者交流侧3的电流进行采样，在本文中，可以通过霍尔器件进行无接触式获取，通过这种方式可以降低整个过流保护电路的阻抗，增加电流传递效率。

在本文中过流阈可以根据实际情况设定的，例如，可将直流侧1额定电流值的2倍和交流侧3额定电流值的1.6倍分别设定为第一预设电压和第二预设电压；需要说明的是2倍和1.6倍并不限定文本的保护范围，而是对本领域技术人员进行示例性说明，本领域技术人员可以根据需要进行调整。

当交流侧3电压超过正常电压(220V)的1.1倍时，记作第二预设电压，认定电网进入高穿阶段，此时通过调整交流侧3调整谐波，进而治理电网的电能，以保护交流侧3，为了方便说明可以将调整电网谐波的方式作为电能质量治理。当交流侧3的电压达到第二电压阈值时，需要将直流侧1和交流侧3的断开，以保护直流侧1。

当交流侧3电压超过正常电压(220V)的1.1倍时，认定电网进入高穿阶段，此时通过调整交流侧3的六个MOS管，进入电能质量治理模式调整电网谐波。

需要说明的是，交流侧3可以是电网，直流侧1可以是一种蓄电池，该蓄电池可以在电网需求较低时，从电网处吸收电能并储存，例如当居民用电量较大时，电网的电压不能满足基本的居民生活用电时，可以由蓄电池通过储能变流器2发送电能，实现“错峰填谷”。

如图3所示直流电流检测比较单元21示意图，作为本文的一个实施例，所述直流电流检测比较单元21包括：

直流采样模块31，用于采样直流侧1电流转换为电压信号，并将所述电压信号进行分压。需要说明的是，本文中的采样过程可以是通过霍尔将直流电进行采样为电压，并还可以在采样后，将所得的电压值进行合理的分压。

第一跟随模块32，用于提升所述直流采样模块31的输出阻抗，并得到高阻抗电压。本模块主要是为了作为缓冲级和隔离级。

第一比较模块33，用于将所述高阻抗电压与所述第一预设电压进行比较，以输出过流信号。

如图4所示交流电流检测比较单元示意图，作为本文的一个实施例，所述交流电流检测比较单元22包括：

交流采样模块41，用于采样交流侧3电流转换为电压信号，并将所述电压信号进行分压。需要说明的是，本文中的采样过程可以是通过霍尔将交流电进行采样为电压，并还可以在采样后，将所得的电压值进行合理的分压。

第二跟随模块42，用于提升所述交流采样模块41的输出阻抗，并得到高阻抗电压。本模块主要是为了作为缓冲级和隔离级。

第二比较模块43，用于将所述高阻抗电压与所述第二预设电压进行比较，以输出过流信号。

在本文中，直流侧1电流检测比较单元，和交流侧3电流检测比较单元虽然功能不同，但是最后得到的信号是一个过流信号，需要强调的是，本文中的过流信号可以是高电平或者是低电平，具体的高电平或者低电平是根据交流侧3或者直流侧1是否出现过流现象所确定的，为了方便说明，本文的过流信号可以代表交流侧3或者直流侧1已经发送了过流现象。

如图5所示逻辑单元示意图，作为本文的一个实施例，所述逻辑单元23包括运算模块51、光耦模块52、驱动信号放大模块53、驱动保护电路模块54；

所述运算模块51，用于将所述过流信号和第一脉冲信号进行运算，得到逻辑信号；

所述光耦模块52，用于将所述逻辑信号分别与所述运算模块51和所述驱动保护电路模块54进行光耦隔离；

所述驱动信号放大模块53，用于将所述逻辑信号进行放大；

所述驱动保护电路模块54，用于防止电源倒灌至所述驱动保护电路模块54。

如图6所示运算模块示意图，作为本文的一个实施例，所述运算模块51包括：

第一运算器61，用于将所述过流信号与所述第一脉冲信号进行与非运算，得到与非信号；

第二运算器62，用于将所述与非信号与高电平信号进行与非运算，得到所述逻辑信号。

需要说明的是，第一运算器61可以将控制器4下发的第一脉冲信号进与过流信号进行与非操作，本文中的第一脉冲信号还可以等效为锯齿波或者高电平。

因为驱动电路将高电平认做是驱动有效信号，所以需要对第一运算器61得到的与非信号进行反转，第二运算器62需要将与非信号进行翻转。

根据本文的运算单元的电路布置方式，可以归纳出表1所示的逻辑处理结果表，包括：

表1

其中，第一级逻辑结果为第一运算器61的运算结果，第二级逻辑结果为第二运算器62的运算结果，本文实施例中，仅有当第二级逻辑结果为1时，才可以导通开关管，除此外，开关管全部处于截止状态，那么根据表1的结果看出，当第一脉冲信号为高电平时，且直流侧1或者交流侧3没有超过阈值电流时，才可以导通第一开关管301、第二开关管302和第三开关管303。

为了将逻辑信号与实际驱动电压进行隔离，本文保护电路设置了光耦模块52。

如图7所示逻辑单元电路图，作为本文的一个实施例，所述光耦模块包括：第九电阻209、防静电电容106、续流二极管406、下拉电阻206、光耦合器71；

所述第九电阻209的一端与所述第二与非运算器的输出端相连，另一端与所述防静电电容106的一端相连；

所述防静电电容106的另一端接地，所述续流二极管406的阴极与所述防静电电容106的一端相连，所述续流二极管406的阳极接地；

所述下拉电阻206的一端与所述续流二极管406的阴极相连，所述下拉电阻206的另一端与所述续流二极管406的阳极相连；

所述光耦合器71的原边的一端与所述下拉电阻206的一端相连，所述光耦合器71的原边的另一端接地；

所述光耦合器71的副边接收所述驱动单元24的第一驱动电压和第二驱动电压，并发送光耦指令。

作为本文的一个实施例，所述驱动信号放大模块包括驱动放大芯片72、第一肖特基二极管401、第十电阻210、第十一电阻211、第十二电阻212、第十三电阻213、第十四电阻214、第十五电阻215和第十七电阻217；

所述驱动放大芯片72通过所述第十四电阻214与所述光耦合器71的副边相连，并接收所述光耦指令；

所述第十五电阻215的一端与所述光耦合器71的副边相连，另一端与所述第一驱动电压相连；

所述第十电阻210的一端与所述驱动放大芯片72相连，另一端与所述第十一电阻211的一端相连，所述第十一电阻211的另一端与第十七电阻217的一端相连；

所述第十七电阻217的另一端分别与所述第一驱动电压、第二驱动电压和所述驱动单元24相连；

所述第一肖特基二极管401的阴极与所述第十电阻210的一端相连，所述第一肖特基二极管401的阳极与所述第十电阻210的另一端相连；

所述第十二电阻212的一端与所述第十电阻210的一端相连，所述第十二电阻212的另一端与所述第十电阻210的另一端相连；

所述第十三电阻213的一端与所述第十一电阻211的一端相连，所述第十三电阻213的另一端与所述第十一电阻211的另一端相连。

为了令控制第一开关管301、第二开关管302和第三开关管303的效果更好，本文可以对驱动信号放大模块进行保护，以调整品质因数。

如图8所示逻辑单元较佳电路图，作文本文的一个实施例，所述驱动保护电路模块54包括第二肖特基二极管402、第三肖特基二极管403、第五电容105和第十六电阻216；

所述第二肖特基二极管402的阴极与所述第十七电阻217的另一端相连；

所述第二肖特基二极管402的阳极与所述第二驱动电压相连；

所述第五电容105的一端与所述第十七电阻217的一端相连，所述第五电容105的另一端与所述第十六电阻216相连；

所述第十六电阻216的另一端分别与所述第二肖特基二极管402的阴极相连；

所述第三肖特基二极管403的阳极与所述第十七电阻217的一端相连；

所述第三肖特基二极管403的阴极与所述第一驱动电压相连。

在本文中，第五电容105和第十六电阻216组成了RC网络，RC网络为调整驱动信号放大模块的二阶数学品质因数，防止开关管开关过程中出现的“欠阻尼”与“过阻尼”现象。

所述第十六电阻216的一端与开关管相连，当为开关管开通时，第一驱动电压和第二驱动电压流过第十六电阻216。

第一肖特基二极管401在开关管截止时，电流会分别流过第十三电阻213和第十一电阻211，通过这种方式相比于开关管时可以降低一半的电路阻值，所以第一肖特基二极管401可以滤除驱动中出现的电压尖峰。

第一肖特基二极管401、第十电阻210、第十一电阻211、第十二电阻212和第十三电阻213形成的网络可以加快第一开关管301、第二开关管302和第三开关管303的截止速度，第十电阻210、第十一电阻211、第十二电阻212和第十三电阻213的阻值相等，而当电路反向导通时，第十电阻210和第十二电阻212的并联回路被第一肖特基二极管401短路，网络只有第十一电阻211和第十三电阻213组成的并联回路工作，对外电阻与其中任意电阻的一半相等，当电路正向导通时，第十电阻210和第十二电阻212并联后与第十一电阻211和第十三电阻213组成的并联回路串联，对外电阻与其中任意电阻相等，通过这种方式加速截止速度，降低导通速度，以提升过流保护电路的响应速度。

如图9所示驱动单元电路图，作文本文的一个实施例，所述驱动单元24包括第一电阻201、第二电阻202、第三电阻203、第四电阻204、第一三极管501、第二三极管502、第一电容101、第二电容102、第三电容103、第四电容104、变压器73、双路串联信号二极管404和稳压二极管405；

所述第一电阻201的一端与输入电源VCC相连，另一端与所述第一三极管501的集电极相连；

所述第一三极管501的发射极与所述第二三极管502的发射极相连，所述第二三极管502的集电极连接所述第二电阻202的一端，所述第二电阻202的另一端接输入电源VEE；

第一三极管501的基极和所述第二三极管502的基极共同连接第二脉冲信号；

所述第三电阻203的一端与第二脉冲信号相连，另一端接所述输入电源VEE；

所述变压器73的原边一端与所述第一三极管501的发射极和所述第二三极管502的发射极的连接点相连，另一端与所述第一电容101的一端相连；

所述第一电容101的另一端接所述输入电源VEE；

所述变压器73的副边通过所述第二电容102与所述双路串联信号二极管404耦合；

所述第三电容103的一端与所述双路串联信号二极管404相连，另一端与所述第四电容104相连；

所述第四电容104的另一端与所述双路串联信号二极管404相连；

所述第四电阻204的一端与所述第三电容103的一端相连，所述第四电阻204的另一端与所述第三电容103的另一端相连；

所述稳压二极管405的阴极与所述第四电容104的一端相连，所述稳压二极管405的阳极与所述第四电容104的另一端相连；

其中，所述第四电阻204的一端输出第一驱动电压，所述第四电阻204的另一端与所述第十七电阻217的另一端相连；

所述稳压二极管405的阳极输出第二驱动电压。

为了方便说明，可以将变压器73左侧电路作为原边侧，将变压器73右侧电路作为副边侧。

原边侧，将辅源提供的输入电源VCC和输入电源VEE转变为交流电压，通过控制发出的固定占空比和频率的第二脉冲信号Drive_Power_PWM周期性开关第一三极管501与第二三极管502，当第一三极管501开通时，变压器73原边寄生为正向电压，第一电容101也为正向电压，当第二三极管502开通时，变压器73原边电压会被第一电容101强制拉高到，上一周期的钳位电压；

副边侧，当第二三极管502开通时，变压器73副边为负压，此时第二电容102通过双路串联信号二极管404为左负右正；

原边第一三极管501开通时，变压器73副边为正压，第二电容102也参与放电过程，能量经过双路串联信号二极管404给第三电容103和第四电容104充正向电压，电压值等于变压器73副边电压加第二电容102上一个周期的电压值，第四电阻204用于提供稳压二极管405的稳流电流；

此处将第一电容101与第二电容102成为“自举电容”，该驱动单元24优点是最小的器件完成电压的隔离与变压；

如图7与图8所示，第十七电阻217的一端与第四电阻204的另一端相连，并输出驱动GND，第四电阻204的一端输出第一驱动电压，稳压二极管405的阳极输出第二驱动电压。

当驱动开关管开通时，驱动芯片将第一驱动电压输出给第十七电阻217的一端。

当驱动开关管关断时，驱动芯片将第二驱动电压输出给第十七电阻217的一端。

如图10所示一种基于所述的过流保护电路的控制方法的示意图，包括：

步骤1001、确定直流侧1或交流侧3的电流是否超过门限值。

步骤1002、若所述直流侧1出现过流信号，则截止第二开关管302和第三开关管303，并上传第一异常信息。

步骤1003、若所述交流侧3出现过流信号，则截止第一开关管301，上传第二异常信息，并进入电能质量治理模式。

步骤1004、若所述交流侧3和所述直流侧1均出现过流信号，则截止第一开关管301、第二开关管302和第三开关管303，并上传第三异常信息。

通过上述方法，可以实现在检测到直流侧1或交流侧3的电流超过门限值时，即时对直流侧1或者交流侧3对应的开关管进行截止，并上传异常信息。

本文中第一异常信息为交流侧过流，第二异常信息为交流侧高穿，第三异常信息为电解电容短路。

应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种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：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (10)

1.一种过流保护电路，其特征在于，包括：

设于直流侧与交流侧连接处的储能变流器；

所述储能变流器包括防反二极管、限流电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、保护与驱动电路，薄膜电容、电解电容和控制器；

所述薄膜电容与所述电解电容均与所述控制器相连，所述控制器，用于上报过流信号对应的过流现象，还用于控制所述交流侧进入电能质量治理模式；

所述防反二极管的阳极与所述直流侧的正极相连，所述防反二极管的阴极与所述限流电阻的一端相连，所述限流电阻的另一端与所述电解电容的一端相连；

所述电解电容的另一端与所述直流侧的负极相连；

所述第一开关管的源极与所述电解电容的一端相连，所述第一开关管的漏极与所述防反二极管的阳极相连；

所述第二开关管的源极与所述限流电阻的另一端相连，所述第二开关管的漏极与所述第三开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极与所述电解电容的正极相连，所述电解电容的负极与所述薄膜电容的另一端相连；

所述第三开关管的源极与所述薄膜电容的一端相连；

所述保护与驱动电路分别与所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管的栅极相连；

所述保护与驱动电路用于检测所述直流侧和所述交流侧的所述过流信号，并根据所述过流信号截止所述第一开关管、所述第二开关管或所述第三开关管。

2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述保护与驱动电路包括：直流电流检测比较单元、交流电流检测比较单元、逻辑单元、驱动单元；

所述直流电流检测比较单元，用于获取所述直流侧的电流，并与第一预设电压比较后输出过流信号；其中，所述第一预设电压为所述直流侧的电流过流时所对应的电压；

所述交流电流检测比较单元，用于获取所述交流侧的电流，并与第二预设电压比较后输出过流信号；其中，所述第二预设电压为所述交流侧的电流过流时所对应的电压；

所述逻辑单元，用于根据所述过流信号向所述驱动单元发送逻辑信号；

所述驱动单元，用于根据逻辑信号截止所述第一开关管、所述第二开关管或所述第三开关管。

3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述逻辑单元包括运算模块、光耦模块、驱动信号放大模块、驱动保护电路模块；

所述运算模块，用于将所述过流信号和所述控制器下发的第一脉冲信号进行运算，得到逻辑信号；

所述光耦模块，用于将所述逻辑信号分别与所述运算模块和所述驱动信号放大模块进行光耦隔离；

所述驱动信号放大模块，用于将所述逻辑信号进行放大；

所述驱动保护电路模块，用于防止电源倒灌至所述驱动保护电路模块。

4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述运算模块包括：

第一运算器，用于将所述过流信号与所述第一脉冲信号进行与非运算，得到与非信号；

第二运算器，用于将所述与非信号与高电平信号进行与非运算，得到所述逻辑信号。

5.根据权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于，

所述光耦模块包括：第九电阻、防静电电容、续流二极管、下拉电阻、光耦合器；

所述第九电阻的一端与所述第二运算器的输出端相连，另一端与所述防静电电容的一端相连；

所述防静电电容的另一端接地，所述续流二极管的阴极与所述防静电电容的一端相连，所述续流二极管的阳极接地；

所述下拉电阻的一端与所述续流二极管的阴极相连，所述下拉电阻的另一端与所述续流二极管的阳极相连；

所述光耦合器的原边的一端与所述下拉电阻的一端相连，所述光耦合器的原边的另一端接地；

所述光耦合器的副边接收所述驱动单元的第一驱动电压和第二驱动电压，并发送光耦指令。

6.根据权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于，所述驱动信号放大模块包括驱动放大芯片、第一肖特基二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十七电阻；

所述驱动放大芯片通过所述第十四电阻与所述光耦合器的副边相连，并接收所述光耦指令；

所述第十五电阻的一端与所述光耦合器的副边相连，另一端与所述第二驱动电压相连；

所述第十电阻的一端与所述驱动放大芯片相连，另一端与所述第十一电阻的一端相连，所述第十一电阻的另一端与第十七电阻的一端相连；

所述第十七电阻的另一端分别与第二驱动电压和所述驱动单元相连；

所述第一肖特基二极管的阴极与所述第十电阻的一端相连，所述第一肖特基二极管的阳极与所述第十电阻的另一端相连；

所述第十二电阻的一端与所述第十电阻的一端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第十电阻的另一端相连；

所述第十三电阻的一端与所述第十一电阻的一端相连，所述第十三电阻的另一端与所述第十一电阻的另一端相连。

7.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于，所述驱动保护电路模块包括第二肖特基二极管、第三肖特基二极管、第五电容和第十六电阻；

所述第二肖特基二极管的阳极与所述第十七电阻的另一端相连；

所述第二肖特基二极管的阴极与所述第一驱动电压相连；

所述第五电容的一端与所述第十七电阻的一端相连，所述第五电容的另一端与所述第十六电阻相连；

所述第十六电阻的另一端分别与所述第三肖特基二极管的阴极相连；

所述第三肖特基二极管的阴极与所述第十七电阻的一端相连；

所述第三肖特基二极管的阳极与所述第二驱动电压相连。

8.根据权利要求7所述的过流保护电路，其特征在于，所述驱动单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、变压器、双路串联信号二极管和稳压二极管；

所述第一电阻的一端与输入电源VCC相连，另一端与所述第一三极管的集电极相连；

所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极相连，所述第二三极管的集电极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接输入电源VEE；

第一三极管的基极和所述第二三极管的基极共同连接所述控制器下发的第二脉冲信号；

所述第三电阻的一端与第二脉冲信号相连，另一端接所述输入电源VEE；

所述变压器的原边一端与所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极的连接点相连，另一端与所述第一电容的一端相连；

所述第一电容的另一端接所述输入电源VEE；

所述变压器的副边通过所述第二电容与所述双路串联信号二极管耦合；

所述第三电容的一端与所述双路串联信号二极管相连，另一端与所述第四电容相连；

所述第四电容的另一端与所述双路串联信号二极管相连；

所述第四电阻的一端与所述第三电容的一端相连，所述第四电阻的另一端与所述第三电容的另一端相连；

所述稳压二极管的阴极与所述第四电容的一端相连，所述稳压二极管的阳极与所述第四电容的另一端相连；

其中，所述第四电阻的一端输出第一驱动电压，所述第四电阻的另一端与所述第十七电阻的一端相连；

所述稳压二极管的阳极输出第二驱动电压。

9.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于，所述驱动放大芯片配置为：

当导通所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管时，所述驱动放大芯片将所述第一驱动电压输送至第十七电阻的一端；

当截止所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管时，所述驱动放大芯片将所述第二驱动电压输送至第十七电阻的一端。

10.一种基于上述权利要求1-9任一项所述的过流保护电路的控制方法，其特征在于，包括：

确定直流侧或交流侧的电流是否出现过流信号；

若所述直流侧出现过流信号，则截止第二开关管和第三开关管，并上传第一异常信息；

若所述交流侧出现过流信号，则截止第一开关管，上传第二异常信息，并进入电能质量治理模式；

若所述交流侧和所述直流侧均出现过流信号，则截止第一开关管、第二开关管和第三开关管，并上传第三异常信息。