具有限流功能的交流固态功率控制器控制方法及装置

摘要

本发明公开一种具有限流功能的交流固态功率控制器控制方法及装置，通过对主支路第一、第二功率管和限流支路第三、第四功率管进行控制，正常起动负载时在半个电源周期内实现交流固态功率控制器的“自然零电压开通、自然零电流关断，启动大容量阻容性负载或具有大容量滤波电容的整流桥负载时，首先通过限流支路进行限流充电，然后再完全开通交流固态功率控制器；交流固态功率控制器发生短路故障时，首先关断主支路进行故障限流，然后再关断交流固态功率控制器。本发明不但实现半个电源周期内交流SSPC自然过零开关，而且具有大功率限流功能，提高了交流SSPC带容性负载和整流桥负载的能力，增强了交流SSPC短路保护的抗干扰能力。

主权项

一种具有限流功能的交流固态功率控制器，包括主功率电路、电源电压检测电路、电压正负半周判断电路、负载电流检测电路、电流正负半周判断电路、有效值转换电路、过流保护电路、过零开关和状态锁存电路、短路判断电路、功率管状态比较判断电路、负载状态比较判断电路、隔离电路和隔离电源模块，其特征在于：主功率电路包括主支路、限流支路和检测电阻；主支路由第一功率管（Q1）和第二功率管（Q2）反串联组成；限流支路由第三功率管（Q3）、第四功率管（Q4）和限流电阻（R_LIMIT）组成，第三功率管（Q3）和第四功率管（Q4）反串联后与限流电阻（R_LIMIT）串联；主支路和限流支路并联，该并联结构的一端作为交流固态功率控制器的功率输入端连接外部交流电源；另一端与检测电阻串联，作为交流固态功率控制器的功率输出端连接负载至功率地；交流固态功率控制器还包括：负载电压平均值检测电路，包括负载电压检测电路、第三绝对值转换电路、平均值转换电路；负载电压检测电路检测功率输出端和功率地之间的电压，负载电压检测电路的输出连于第三绝对值转换电路，第三绝对值转换电路的输出连于平均值转换电路，平均值转换电路的输出分别连于短路判断电路和解除限流态判断电路；进入限流态判断电路，包括第一绝对值转换电路、第九比较器（Comp9）、第一D触发器（U16）、第四与非门（U17）；负载电流检测电路的输出连于第一绝对值转换电路，第一绝对值转换电路的输出连于第九比较器（Comp9）的正极性输入端，第九比较器（Comp9）的负极性输入端连于第一电压阀值（Uth1），第九比较器（Comp9）的输出连于第一D触发器（U16）的上升沿触发端（CLK），第一D触发器（U16）的D端接低电平，第四与非门（U17）的一个输入端连于隔离电路的输出，第四与非门（U17）的另一个输入端连于解除限流态判断电路的输出，第四与非门（U17）的输出连于第一D触发器的置位端；解除限流态判断电路，包括功率输入输出电压差动检测电路、第二绝对值转换电路、第十比较器（Comp10）、第十一比较器（Comp11）、第一三输入或门（U18）；功率输入输出电压差动检测电路检测交流固态功率控制器的功率输入和功率输出的电压差，其输出连于第二绝对值转换电路，第二绝对值转换电路的输出连于第十比较器（Comp10）的正极性端，第十比较器（Comp10）的负极性端连于控制电路参考地，第十比较器（Comp10）的输出（ZVS_ON）连于第一三输入或门（U18）的输入，进入限流态判断电路输出信号（Limiting）也连于第一三输入或门（U18）的输入，平均值转换电路的输出连于第十一比较器（Comp11）的负极性端，第十一比较器（Comp11）的正极性端连于第二电压阀值（Uth2），第十一比较器（Comp11）的输出连于第一三输入或门（U18）的输入，第一三输入或门（U18）的输出（BACK）连于第四与非门（U17）的输入；驱动信号生成电路，包括第一与门（U13），第二与门（U14）、第三与门（U15）和第一驱动隔离电路，第二驱动隔离电路和第三驱动隔离电路；进入限流态判断电路的输出和过零开关和状态锁存电路输出的第一功率管过零开关信号（Q1pre）输入至第一与门（U13），第一与门（U13）的输出连于第一驱动隔离电路，第一驱动隔离电路输出连于第一功率管栅极；进入限流态判断电路输出和过零开关和状态锁存电路输出的第二功率管过零开关信号（Q2pre）输入至第二与门（U14），第二与门（U14）的输出连于第二驱动隔离电路，第二驱动隔离电路输出连于第二功率管栅极；第一功率管过零开关信号（Q1pre）和第二功率管过零开关信号（Q2pre）输入至第三与门（U15），第三与门（U15）的输出连于第三驱动隔离电路，第三驱动隔离电路的输出连于第三功率管和第四功率管的栅极。