专利汇可以提供一种基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路及控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开的是一种基于击穿 二极管 的功率模 块 冗余供能 电路 及控制方法。功率模块包括至少一个功率 半导体 单元、子模块电容CM、旁路 开关 KB、电源板卡以及控制板卡。所述冗余供能电路,由第一 电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一稳压管VD1、第一击穿二极管DBO以及连接模块构成。本发明方案在电源板卡故障后,利用均压电阻分压给旁路开关储能电容充电,并利用击穿二极管击穿后给控制板卡供电,保证在电源板卡故障后,旁路开关的可靠合闸和子模块状态上送,避免系统停运和旁路开关状态未知下的带故障运行,提高了系统的安全性和可靠性。本发明方案利用均压电阻回路 能量 ,提高系统运行经济性,采用全无源的结构,简单可靠,具备可实施性,成本低廉。,下面是一种基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路及控制方法专利的具体信息内容。
1.一种基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路,所述功率模块包括功率半导体单元、子模块电容CM、旁路开关KB、电源板卡以及控制板卡,其特征在于:所述基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一稳压管VD1、第一击穿二极管DBO以及连接模块构成;
所述连接模块是二极管、导线、机械开关、继电器、电子开关或半导体可控器件;
所述第一电阻R1一端与子模块电容CM正极相连,第一电阻R1另一端与第二电阻R2一端相连,第二电阻R2另一端与子模块电容CM负极相连;
所述连接模块一端连接至第一电阻R1与第二电阻R2的连接点,另一端连接至旁路开关储能电容CB正极,旁路开关储能电容CB负极连接至子模块电容CM负极;
所述第三电阻R3一端连接至子模块电容CM正极,第三电阻R3另一端连接至第一击穿二极管DBO阳极,第一击穿二极管DBO阴极连接至第一稳压管VD1阴极,第一稳压管VD1阳极连接至子模块电容CM负极;所述第一稳压管VD1阴极连接至控制板卡输入正端,第一稳压管VD1阳极连接至控制板卡输入负端。
2.如权利要求1所述的基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路,其特征在于:所述控制板卡包含通讯单元、旁路触发单元以及检测保护单元。
3.如权利要求1所述的基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路,其特征在于:所述的第一电阻R1和第二电阻R2分别是单个电阻或多个电阻串、并联的结构。
4.如权利要求1所述的基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路,其特征在于:所述功率半导体单元是至少包含两个功率半导体器件的半桥连接方式、至少包含四个功率半导体器件的全桥连接方式或者其他含子模块电容CM和旁路开关KB的连接方式。
5.如权利要求1-4中所述的任意一种基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路的控制方法,其特征在于:当功率模块启动前,电源板卡已经故障,旁路功能实施包含如下步骤;
步骤1:功率模块开始预充电,子模块电容CM电压开始上升,电源板卡故障未工作;冗余供能电路的第一电阻R1、第二电阻R2分压后通过连接模块自动投入,给旁路开关储能电容CB充电;
步骤2:子模块电容CM电压上升到第一击穿二极管DBO击穿电压,击穿二极管DBO击穿动作,控制板卡带电工作;旁路开关储能电容CB继续充电;
步骤3:控制板卡检测保护单元检测到子模块存在故障,并向上级控制系统发送故障状态信息,上级控制系统接收到故障状态信息后下发旁路命令;
步骤4:控制板卡检测保护单元检测旁路开关电容CB电压满足合闸条件后,旁路触发单元触发旁路开关KB合闸,控制板卡通讯单元向上级控制系统发送旁路开关位置信号;系统继续运行。
6.如权利要求1-4中所述的任意一种基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路的控制方法,其特征在于:当功率模块在运行过程中,发生故障,旁路功能实施包含如下步骤;
步骤1:功率模块开始预充电,子模块电容CM电压开始上升,电源板卡输入欠压未启动;
冗余供能电路的第一电阻R1、第二电阻R2分压后通过连接模块自动投入,给旁路开关储能电容CB充电;
步骤2:子模块电容CM电压上升到电源板卡启动电压以上,电源板卡正常工作,给旁路开关储能电容CB充电,给控制板卡供电;冗余供能电路从给旁路开关储能电容CB充电状态自动退出;
步骤3:
情况①:控制板卡检测保护单元检测到子模块发生故障、电源板卡正常;
情况②:电源板卡发生故障,控制板卡失电,子模块电容CM电压上升到第一击穿二极管DBO击穿电压,击穿二极管DBO击穿动作,控制板卡恢复工作;冗余供能电路的第一电阻R1、第二电阻R2分压后通过连接模块自动投入给旁路开关储能电容CB继续充电;
步骤4:控制板卡向上级控制系统发送故障状态信息;上级控制系统接收到故障状态信息后下发旁路命令,控制板卡检测保护单元检测旁路开关电容CB电压满足合闸条件,旁路触发单元触发旁路开关KB合闸,控制板卡上送旁路开关位置信号;系统继续运行。
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