CN107147094B - 限流保护电路及保护方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种限流保护电路，该限流保护电路与逆变电路的输出端相连，该限流保护电路包括：交流电压采样及微分电路获取逆变电路中逆变电容的电压，并对其进行微分处理以获取逆变电容的电流，并将该电流作为逆变电路的输出电流；对逆变电容的电流进行归一化处理，获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出电容电流限流电路输出触发信号。逆变电感电流采样电路在获取触发信号后，对逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。该电路减少了整体电路的体积，降低了成本，提高了功率密度，解决了投载瞬间的电流应力过大的问题。

Description

限流保护电路及保护方法

技术领域

本申请涉及电源电路领域，尤其涉及一种限流保护电路及保护方法。

背景技术

对于不间断电源(Uninterruptible Power System/Uninterruptible PowerSupply，UPS)，在实际应用时后级负载通常为纯R载、RC载、钳位电路RCD负载、RL载,输出负载带含电容C负载时，由于投载瞬间电容电流会发生突变，导致瞬间产生较大的电流会给电路中的半导体器件，如绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor，MOS)和可控硅整流器(silicon controlled rectifier，SCR)造成很大的电流应力，为了解决瞬投时较大的电流应力通常在UPS的逆变输出增加CT，如图1所示，用CT采样输出电流，经过运放调理后利用比较器产生硬件过流信号，硬件过流信号给控制单元进行逻辑处理后,进行封波处理限制较大电流对半导体器件产生的过应力问题。

现有常规技术采用CT进行采样电感电流，使用电感电流作为电容C载预限流触发信号，即采样后的电流经运放进行调理后送进比较器，根据硬件电路的阀值设置产生保护信号，此保护信号对INV电感电流产生作用，将最终的保护信号送进控制器单元，如复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)进行驱动封波处理，该封波处理为对该输出支路的电流进行阻断，即使该输出支路处于断路(无输出)状态，防止UPS输出带不同负载瞬投时，产生大的电流应力对半导体器件造成损害。

然而，对UPS来说，该方案可以满足限制半导体器件过应力的要求，但是该方案具有成本高、体积大、电路形式复杂等缺陷，且CT采样电感电流存在一定的时延，产生大的电流应力时，对半导体器件保护的可靠性较低。

发明内容

本申请提供了一种限流保护电路及保护方法，该限流保护电路可以自适应解决了投载瞬间的电流应力过大的问题，同时实现高效及实时性的限流保护，同时降低了成本，减小了设计冗余，又提高了功率密度。

第一方面，提供了一种限流保护电路。该限流保护电路与逆变电路的输出端相连，该限流保护电路可以包括逆变电感电流限流电路、交流电压采样及微分电路和输出电容电流限流电路。交流电压采样及微分电路用于获取逆变电路中逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流，并将逆变电容的电流作为逆变电路的输出电流；交流电压采样及微分电路还用于对逆变电容的电流进行归一化处理，以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。输出电容电流限流电路用于当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，以指示输出的电感电流发生过流，第一偏置电压与第二偏置电压为逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值。逆变电感电流采样电路用于在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。该限流保护电路利用输出电压的微分量对输出支路进行控制，减少了整体电路的体积，降低了成本，提高了功率密度，同时结合过流保护的限流点的自适应解决了投载瞬间的电流应力过大的问题。

在一个可选的实现中，交流电压采样及微分电路包括交流电压采样电路和电压微分运算电路。交流电压采样电路的输入端为交流电压采样及微分电路的输入端，交流电压采样电路的输出端与电压微分运算电路的输入端相连，电压微分运算电路的输出端为交流电压采样及微分电路的输出端，交流电压采样电路用于将逆变电容的第一输出电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压。电压微分运算电路用于对逆变电容放大调理后的电压进行微分处理，输出逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。

在一个可选的实现中，逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)，其中，Vp为逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。

在一个可选的实现中，输出电容电流限流电路包括第一保护电路和第二保护电路，输出电流限流保护电路的输入端为第一保护电路的第一输入端与第二保护电路的第一输入端的交点，第一保护电路的第二输入端接入第一偏置电压，第二保护电路的第二输入端接入第二偏置电压；第一保护电路的输出端与第二保护电路的输出端的交点与晶体管的栅极连接，晶体管的源极接地，晶体管的漏极与偏置电阻串联后接电源，晶体管的漏极与偏置电阻的交点为输出电流限流保护电路的输出端。

在一个可选的实现中，输出电容电流限流电路，具体用于当第一保护电路接收的逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压时，通过第一输出端或第二输出端输出触发信号；或者，当第二保护电路接收的逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压小于第二偏置电压时，通过第一输出端或第二输出端输出触发信号。

在一个可选的实现中，逆变电感电流限流电路，具体用于根据输出电容电流限流电路的输出端口输出的触发信号，根据该触发信号改变逆变电感电流限流电路输出的受控参考电压的电压值，以使对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

在一个可选的实现中，逆变电感电流限流电路，具体用于根据输出电容电流限流电路的输出端口输出的触发信号，根据该触发信号改变逆变电感电流限流电路中过流保护的输出电流阈值，以使对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

第二方面，提供了一种限流保护方法，该方法的执行主体为限流保护电路，限流保护电路与逆变电路的输出端相连，该方法可以包括：获取逆变电路中逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流，对逆变电容的电流进行归一化处理，以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，第一偏置电压与第二偏置电压为逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值。在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

在一个可选的实现中，对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流；对所述逆变电容的电流进行归一化处理以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压，包括：将逆变电容的电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压。对逆变电容放大调理后的电压行微分处理以获取所述逆变电容的电流，经归一化处理后，输出实时的逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。

在一个可选的实现中，逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)，其中，Vp为逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。

在一个可选的实现中，当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，包括：

当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压时，输出触发信号；或者，当第二输出电压小于第二偏置电压时，输出触发信号。

在一个可选的实现中，在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制，包括：在获取据触发信号后，根据触发信号改变限流保护电路中受控参考电压的电压值，以使对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

在一个可选的实现中，在获取触发信号后，根据触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制，包括：在获取触发信号后，根据触发信号改变限流保护电路中过流保护的输出电流阈值，以使对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为现有技术提供的一种输出电路的结构示意图；

图2A为现有技术提供的一种UPS电路的结构示意图；

图2B为本发明实施例提供的一种逆变电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种限流保护电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种限流保护电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电感电流保护电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电感电流保护电路工作的波形图；

图7为本发明实施例提供的再一种限流保护电路的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的再一种限流保护电路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种限流保护电路的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种限流保护方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。

UPS电路可以包括旁路电路和主路电路。旁路电路可以包括静态旁路电路和维修旁路电路。当UPS电路需要进行定期维护或过载时间超过了逆变器的输出能力时，或UPS故障时，就需要将负载转换到旁路电路。主路电路可以包括AC-DC整流电路、DC-AC逆变器和电池组，在主路电路上，UPS电路由主路输入的市电或电池组提供的直流电压正常通过整流、逆变对后端负载进行供电。

本申请提供的限流保护电路可以应用在图2A所示UPS电路中的DC-AC逆变器中，在UPS输出过载(包含R/C/L)或者短路时，限流保护电路可以及时触发保护，防止UPS出现损坏。具体的，本申请提供的限流保护电路应用于图2B所示的逆变电路中。如图2B所示该逆变电路可以包括逆变电感电流产生电路210和输出支路220，与输出支路220数量相等的限流保护电路230与输出支路220相连。

逆变电感电流产生电路210，用于输出逆变电感电流。逆变电感电流产生电路210可以包括12个晶体管和电容C1和C2组成的三相逆变电路。

输出支路220为逆变电感电流产生电路210的输出支路。在图2B中，逆变电感电流产生电路210分别输出逆变A相、B相、C相，三个输出支路的电感电流。

限流保护电路230，用于当输出电路中存在较大的电流应力时，对输出电路进行过流保护。也就是说，限流保护电路230用于解决投载瞬间电路中的电流应力过大的问题。在包含该输出电路的负载中含有电容时，在加载电压瞬间，由于电容的突变，瞬间会产生较大的电流，通过限流保护电路230中交流电压采样及微分电路320采集输出支路上电容的输出电压，并对该电压值进行微分处理，模拟计算逆变输出电容的电流值进行预限流。

每条输出支路220上都可以包括一个继电器、限流保护电路230和一个电感线圈L与一个电容C构成的LC振荡器。电感线圈L的输入端与逆变电感电流产生电路210的输出端连接，电感线圈L的输出端与电容C的输入端连接，电容C的输出端接地，限流保护电路230的电流输入端与电感线圈L的输出端和电容C的输入端连接的交点相连，限流保护电路230的电压输入端与继电器的输入端相连，限流保护电路230的第一输出端接地，限流保护电路230的第二输出端与逆变电感电流产生电路210的输入端相连。继电器的输出端为输出支路的输出端。

下面以逆变电感电流产生电路的一条输出支路为例，对该限流保护电路的工作过程做详细介绍。

图3为本发明实施例提供的一种限流保护电路的结构示意图。如图3所示，该限流保护电路230可以包括：逆变电感电流限流电路310、交流电压采样及微分电路320和输出电容电流限流电路330。

逆变电感电流限流电路310的第一输入端为限流保护电路230的第一输入端，逆变电感电流限流电路310的第二输入端与输出电容电流限流电路330的输出端相连，逆变电感电流限流电路310的输出端为限流保护电路230的输出端。输出电容电流限流电路330的输入端与交流电压采样及微分电路320的输出端相连，交流电压采样及微分电路320的输入端为限流保护电路230的第二输入端。

交流电压采样及微分电路320，用于获取逆变电路中逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流，并将逆变电容的电流作为逆变电路的输出电流；交流电压采样及微分电路320，还用于对逆变电容的电流进行归一化处理，获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。其中，逆变电容的电压为输出支路220上的逆变输出电压。由图2B可知，该第一输出电压为输出支路220的输出电压，即电压V_C。

输出电容电流限流电路330，用于当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，以指示输出的电感电流发生过流。第一偏置电压与第二偏置电压为逆变电路输出支路上的输出电流阈值(或称输出电流的过流保护的限流点)对应的电压阈值。

逆变电感电流限流电路310，还用于根据输出电容电流限流电路330输出的触发信号，对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

需要说明的是，逆变电感电流限流电路310可以实现限流保护的功能，但是以逆变器为例，当逆变器的输出负载为容性负载时，仅靠采集逆变电感电流进行保护的实时性不够，因为CT采样电感电流存在一定的时延，导致无法实现足够可靠的保护动作。为了解决容性负载下的限流或过流保护，需要通过采集逆变的输出电流来实现，规避电感电流的采样时延问题。

由于逆变输出电流等于逆变电感电流和逆变电容电流的矢量之和，且容性负载下限流或者过流时，因电感和电容自身电气特性的原因，逆变输出电流可以约等于逆变电容电流。

与传统的预限流电路采用CT的方案相比，本申请通过交流电压采样及微分电路320对逆变输出电压进行微分处理，获取逆变电容电流，进而替代逆变输出电流的采集，以达到通过采集逆变输出电流，实现预限流保护(如当负载为电容时，由于逆变电容电流的变化超前于电感电流的变化，根据逆变电容电流的变化可以预先对输出电路进行限流保护)，以规避电感电流采样的时延，实现高效及实时性的限流保护，同时降低了成本，减小了设计冗余，又提高了功率密度。

可选地，如图4所示，交流电压采样及微分电路320可以包括交流电压采样电路321和电压微分运算电路322。

交流电压采样电路321的输入端为交流电压采样及微分电路320的输入端，交流电压采样电路321的输出端与电压微分运算电路322的输入端相连，电压微分运算电路322的输出端为交流电压采样及微分电路320的输出端。

交流电压采样电路321，用于将输出支路上的逆变电容的电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压。

电压微分运算电路322，用于对逆变电容放大调理后的电压进行微分处理以获取，经归一化处理后，输出逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。

可选地，逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm的可以表示为：

Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt) (公式一)

其中，Vp为逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。

可选地，当输出支路上Vc的电压值较大时，交流电压采样及微分电路320还可以包括，串联的至少一个分压电阻，以用于降低接入交流电压采样电路321的逆变电容的第一输出电压。

交流电压采样电路321的输入端与串联的至少一个分压电阻的一端相连，串联的至少一个分压电阻的另一端接入输出支路上的逆变电容的电压。此时，交流电压采样电路321，用于采集输出支路上经串联的至少一个分压电阻分压后的逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压。

逆变电容放大调理后的电压Vp可以表示为：

Vp＝Vc*(R0/R1) (公式二)

其中，Vc为输出支路的输出电压，R0为交流电压采样电路321中固有电阻的阻值，R1为至少一个分压电阻的串联阻值。

进一步的，结合公式一和公式二，第二输出电压Vm的还可以表示为：

Vm＝-kτ*τ*(R0/R1)*(dVc/dt) (公式三)

需要说明的是，上述方法中是通过电阻分压的方式来降低接入交流电压采样电路321的逆变电容的电压的电压值。本发明实施例还可以通过其他方式降低逆变电容的电压，以及还可以通过其他方式实现上述微分环节，本发明实施例在此不做限定。

输出电容电流限流电路330可以包括第一保护电路331、第二保护电路332，晶体管333和偏置电阻R 334。

输出电容电流限流电路330的输入端为第一保护电路331的第一输入端与第二保护电路332的第一输入端的交点。第一保护电路331的第二输入端接入第一偏置电压，第二保护电路332的第二输入端接入第二偏置电压。其中，由于输出支路上的电压为交流电压，因此第一偏置电压可以是该输出支路能够加载的正向最大电压，或者预置的该输出支路加载的正向电压；第二偏置电压可以是该输出支路能够加载的负向最大电压，或者预置的该输出支路加载的负向电压。第一保护电路331的输出端与第二保护电路332的输出端的交点与晶体管333(如晶体三极管)的栅极连接，晶体管333的源极接地，晶体管333的漏极与偏置电阻R 334串联后接电源，晶体管333的漏极与偏置电阻R 334的交点为输出电容电流限流电路330的输出端。

第一保护电路331，用于将逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压与第一偏置电压进行比较，当逆变电容电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压时，输出第一比较信号。

第二保护电路332，用于将逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压与第二偏置电压进行比较，当逆变电容电流所对应的经归一化处理后的电压小于第二偏置电压时，输出第二比较信号。

输出电容电流限流电路330，具体用于根据第一保护电路331的第一比较信号或第二保护电路332的第二比较信号，输出第一触发信号，以用于指示输出的电感电流发生过流。例如，当第一保护电路331的第一比较信号或比较器332的第二比较信号为低电平时，输出电容电流限流电路330的输出端输出第一触发信号。

逆变电感电流限流电路310可以包括电感电流采样电路311、电感电流保护电路312、和控制电路313。

电感电流采样电路311的输入端为逆变电感电流限流电路310的第一输入端，电感电流采样电路311的输出端与电感电流保护电路312的第一输入端相连。电感电流保护电路312的第二输入端与输出电容电流限流电路330的输出端相连，电感电流保护电路312的输出端与控制电路313的第一输入端相连。控制电路313的第二输入端与输出电容电流限流电路330的输出端相连，控制电路313的输出端为逆变电感电流限流电路310的输出端。

电感电流采样电路311，用于采集输出支路220上的逆变电感电流，并对逆变电感电流进行调理，获取输出电压V_INV。

电感电流保护电路312，用于接收第二触发信号。电感电流保护电路312可以包括参考电压控制电路314和比较电路315。其中，参考电压控制电路314的输入端为电感电流保护电路312的第二输入端，参考电压控制电路314的输出端与比较电路315的第一输入端连接，比较电路315的第二输入端为电感电流保护电路312的第一输入端，比较电路315的输出端为电感电流保护电路312的输出端。

参考电压控制电路314，用于输出受控参考电压Vref1。

比较电路315，用于将输出电压V_INV与受控参考电压Vref1进行比较，并根据比较结果，输出第二触发信号，以用于指示输出的电感电流发生过流，该第二触发信号可以为高电平触发信号或低电平触发信号。

在一个例子中，当输出电压V_INV小于受控参考电压时，比较电路315输出低电平触发信号，以表明该输出支路220的电流值正常(未出现电流应力)；当输出电压V_INV大于受控参考电压时，比较电路315输出高电平触发信号，以表明该输出支路的电流值超出正常范围(出现电流应力)。

可选地，参考电压控制电路314可以包括分压电阻R1、晶体三极管、偏置电阻R2、电阻R3和电容C1，如图5所示。

晶体三极管的栅极连接电阻R3作为参考电压控制电路314的输入端，晶体三极管的源极接地，晶体三极管的漏极通过偏置电阻R2与分压电阻R1的一端连接，分压电阻R1的另一端接入参考电压Vref，偏置电阻R2与分压电阻R1的交点为参考电压控制电路314的输出端。

参考电压控制电路314接收到第一触发信号后，通过对参考电压Vref分压，由晶体三极管控制输出受控参考电压Vref1，该受控参考电压Vref1为输出支路上的限流保护点对应的电压。也就是说，在未接收到第一触发信号时(无电流应力)，受控参考电压Vref1的值与参考电压Vref的值相同，在接收到第一触发信号后(出现电流应力)，受控参考电压Vref1的值被拉低，即小于参考电压Vref的值，通过降低受控参考电压Vref1尽早将该输出支路进行限流保护。

可以理解的是，参考电压控制电路314也可以在比较电路315识别出输出电压V_INV小于受控参考电压时，输出低电平触发信号，以表明该输出支路220的电流值超出正常范围(出现电流应力)，需要进行过流保护；当比较电路315识别出输出电压V_INV大于受控参考电压时，输出高电平触发信号，以表明该输出支路220的电流值正常(未出现电流应力)。

在一个例子中，当参考电压控制电路314的输入端接收到输出电容电流限流电路330输出的第一触发信号时，晶体管导通，此时Vref1的电压值直接从Vref被拉低至Vref*R2/(R1+R2)，直至第一触发信号消失，即比较器电路315的第一输入端接入的电压逐渐减少，在比较器电路315的第二输入端接入的电压不变的情况下，比较器电路315输出第二触发信号，以使控制电路313对输出支路进行限流保护。当第一触发信号消失后，Vref1的电压值又从Vref*R2/(R1+R2)慢慢升高至Vref，该过程经历时间为τ，τ为电阻R1和电容C1的时间常数，在时间τ内输出支路上的电流值缓慢升高。如图6所示，t0-t1间，参考电压控制电路314未接收到第一触发信号，Vref1与Vref的值相等；t1-t2间，参考电压控制电路314接收到第一触发信号，Vref1小于Vref的值，此时比较器电路315输出高电平触发信号；t2-t3间，此时第一触发信号由高变低，Vref1的电压值从Vref*R2/(R1+R2)慢慢升高至Vref，t2-t3的时间段持续时间为τ。

控制电路313，用于根据触发信号，输出相应控制信号，该控制信号用于对逆变电感电流产生电路210的导通或断开进行控制，以实现对输出电路的过流保护。控制电路313可以包括逆变功率电路，用于输出控制信号，以达到限制电感电流上升的作用。

该触发信号可以是第一触发信号，或者是第二触发信号。

可选地，当该触发信号是第二触发信号时，控制电路313的第二接入端接收到第二触发信号之前，电感电流保护电路312接收第一触发信号，电感电流保护电路312根据该第一触发信号，降低输出的受控参考电压Vref1的电压值，输出相应的第二触发信号。控制电路313根据该第二触发信号，直接关闭逆变功率电路中功率半导体的驱动，输出对逆变电感电流产生电路210的相应控制信号，以实现对逆变电感电流产生电路210进行控制。

或者，

当该触发信号是第一触发信号时，控制电路313的第一输入端接收第一触发信号后，控制电路313根据该第一触发信号，调节电感电流的过流保护的限流点，实现提前预限流，从而提前抑制电感电流的上升，从而对逆变电感电流产生电路210进行控制。

可见，输出支路在工作中存在两种方式的限流保护，即由第一触发信号引起的软件限流方式和由第二触发信号引起的硬件限流方式。第一触发信号引起的软件限流方式适用于负载为电容等非R载或相位相差较大的负载第二触发信号引起的软件限流方式适用于负载为R载或相位相差不大的负载，上述两种方式不仅可以规避电感电流采样的时延，实现预限流保护。还可以避免单方式故障性引发的问题，即一种限流方式故障后，无法进行限流控制的问题。

可以理解的是，对逆变电感电流产生电路210进行限流控制的方式以最先对其控制的方式为准。如当输出支路是由软件限流方式对逆变电感电流产生电路210进行控制时，硬件限流方式自动取消，反之也可以。

可选地，限流保护电路230中的电感电流保护电路312可以集成到控制电路313中。当控制电路313接收第一触发信号时，控制电路313通过程序控制调节逆变电感电流的过流保护的限流点，从而对逆变电感电流产生电路210进行控制,如图7所示。

可选地，限流保护电路230中的电感电流保护电路312、电压微分运算电路322和输出电容电流限流电路330可以同时集成到控制电路313中。当控制电路313接收第一触发信号时，控制电路313通过程序控制调节逆变电感电流的过流保护的限流点，从而对逆变电感电流产生电路210进行控制,如图8所示。

图9为本申请实施例还提供另一种限流保护电路的结构示意图。如图9所示，在交流电压采样及微分电路320中，交流电压采样电路321可以用交流电压采样运算放大器921表示，电压微分运算电路322可以用电压微分运算放大器922表示。交流电压采样运算放大器921的第一输入端与第二输入端与输出支路上电容的上下极板连接，以用于获取该电容的电压，交流电压采样运算放大器921的输出端与电压微分运算放大器922的第一输入端连接，其第二接入端接地，电压微分运算放大器922的输出端为交流电压采样及微分电路320的输出端，该输出端与输出电容电流限流电路330的输入端相连。

在输出电容电流限流电路330中，第一保护电路331和第二保护电路332可以分别用比较器931和比较器932表示。输出电容电流限流电路330的输入端为比较器931的第一输入端与比较器932的第一输入端的交点。比较器931的第二输入端接入第一偏置电压，比较器932的第二输入端接入第二偏置电压。比较器931的输出端与比较器932的输出端的交点与晶体管333(如晶体三极管)的栅极连接，晶体管333的源极接地，晶体管333的漏极与偏置电阻R 334串联后接电源，晶体管333的漏极与偏置电阻R 334的交点为输出电容电流限流电路330的输出端，该输出端与分别与电感电流保护电路312的第二输入端和控制电路313的第二接入端相连。

在逆变电感电流限流电路310中，电感电流采样电路311可以用电感电流采样运算放大器911表示。电感电流采样运算放大器911的第一输入端为逆变电感电流限流电路310的第一输入端，比较器911的第二输入端接地，即电感电流采样运算放大器911为单引脚输入。电感电流采样运算放大器911的输出端与电感电流保护电路312的第一输入端相连。

在电感电流保护电路312中，比较器315可以用比较器915表示。结合图5，比较器911的输出端与比较器915的第一输入端相连，比较器915的第二输入端与参考电压控制电路314的输出端相连。

控制电路313可以用控制器913表示。比较器915的输出端与控制器913的第一输入端相连，控制器913的第二输入端与输出电容电流限流电路330的输出端相连。

控制器913的输出端输出控制信号，对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

需要说明的是，上述限流保护电路中的各元器件的工作过程与图4中相应各电路的工作过程相同，本发明实施例在此不再赘述。本发明实施例的上述限流保护电路在删除了传统的采样CT电路后，利用输出电压的微分量对输出支路进行控制，减少了整体电路的体积，降低了成本，提高了功率密度，同时结合过流保护的限流点的自适应解决了投载瞬间的电流应力过大的问题。

与上述限流保护电路的限流保护过程对应的，本申请还提供了一种限流保护方法。

图10为本发明实施例提供的一种限流保护方法的流程示意图。该方法的执行主体为限流保护电路，如图10所示，该限流保护方法可以包括：

步骤1010、获取逆变电路中逆变电容的电压，并对逆变电容的电压进行微分处理以获取逆变电容的电流，并将逆变电容的电流作为逆变电路的输出电流；对逆变电容的电流进行归一化处理，以获取逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压。

步骤1020、当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，第一偏置电压与第二偏置电压为逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值。

步骤1030、在获取该触发信号后，根据该触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

可选地，对逆变电容的电压进行微分处理，以获取逆变电容的电流；对逆变电容的电流进行归一化处理，以获取所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压，包括：

将逆变电容的电压进行放大调理，输出逆变电容放大调理后的电压；

对逆变电容放大调理后的电压进行微分处理，输出逆变电容的电流，经归一化处理后，输出所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。

可选地，逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：

Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)

其中，Vp为逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。

可选地，当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于第一偏置电压时，输出触发信号；或者，当逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压小于第二偏置电压时，输出触发信号。

可选地，在获取触发信号后，对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制，具体可以包括：

在获取触发信号后，根据触发信号改变该限流保护电路中受控参考电压的电压值，以使逆变电路中对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

可选地，根据触发信号，对该逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制，包括：

在获取触发信号后，根据触发信号改变该限流保护电路中过流保护的限流点，以使对逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

需要说明的是，该方法的各步骤，可以通过上述图3-图8提供的各电路来实现，也可以由相应的程序软件实现，本发明实施例对此不做限定。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器、闪存、只读存储器、可擦除可编程只读寄存器(erasableprogrammable read-only memory，EPROM)存储器、电可擦可编程只读存储器存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、硬盘、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户设备中。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种限流保护电路，其特征在于，所述限流保护电路与逆变电路的输出端相连，所述限流保护电路包括逆变电感电流限流电路、交流电压采样及微分电路和输出电容电流限流电路，

所述交流电压采样及微分电路，用于获取所述逆变电路中逆变电容的电压，并对所述逆变电容的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，并将所述逆变电容的电流作为所述逆变电路的输出电流；所述交流电压采样及微分电路还用于对所述逆变电容的电流进行归一化处理，以获取所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压；

所述输出电容电流限流电路，用于当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压超出第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，所述第一偏置电压与所述第二偏置电压为所述逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值；

所述逆变电感电流限流电路，用于在获取所述触发信号后，根据所述触发信号对所述逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制；

其中，所述逆变电感电流限流电路，具体用于根据所述输出电容电流限流电路的所述输出端口输出的所述触发信号，根据所述触发信号改变所述逆变电感电流限流电路中受控参考电压的电压值，以使对所述逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制；或者

所述逆变电感电流限流电路，具体用于根据述输出电容电流限流电路的所述输出端口输出的所述触发信号，根据所述触发信号改变所述逆变电感电流限流电路中过流保护的输出电流阈值，以使对所述逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述交流电压采样及微分电路包括交流电压采样电路和电压微分运算电路，

所述交流电压采样电路的输入端为所述交流电压采样及微分电路的输入端，所述交流电压采样电路的输出端与所述电压微分运算电路的输入端相连，所述电压微分运算电路的输出端为所述交流电压采样及微分电路的输出端，

所述交流电压采样电路，用于将所述逆变电容的电压进行放大调理，输出所述逆变电容放大调理后的电压；

所述电压微分运算电路，用于对所述逆变电容放大调理后的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，经归一化处理后，输出所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：

Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)

其中，Vp为所述逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为所述逆变电容放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输出电容电流限流电路包括第一保护电路和第二保护电路，

所述输出电流限流保护电路的输入端为所述第一保护电路的第一输入端与所述第二保护电路的第一输入端的交点，所述第一保护电路的第二输入端接入第一偏置电压，所述第二保护电路的第二输入端接入第二偏置电压；所述第一保护电路的输出端与所述第二保护电路的输出端的交点与晶体管的栅极连接，所述晶体管的源极接地，所述晶体管的漏极与偏置电阻串联后接电源，所述晶体管的漏极与所述偏置电阻的交点为所述输出电流限流保护电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述输出电容电流限流电路，具体用于当所述第一保护电路接收的所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于所述第一偏置电压时，通过第一输出端或第二输出端输出所述触发信号；或者，

当所述第二保护电路接收的所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压小于所述第二偏置电压时，通过所述第一输出端或所述第二输出端输出所述触发信号。

6.一种限流保护方法，其特征在于，所述方法的执行主体为限流保护电路，所述限流保护电路与逆变电路的输出端相连，所述方法包括：

获取所述逆变电路中逆变电容的电压，并对所述逆变电容的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，并将所述逆变电容的电流作为所述逆变电路的输出电流；对所述逆变电容的电流进行归一化处理，以获取所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压；

当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压超出第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，所述第一偏置电压与所述第二偏置电压为所述逆变电路输出端的输出电流阈值对应的电压阈值；

在获取所述触发信号后，根据所述触发信号对所述逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制；

其中，所述在获取所述触发信号后，根据所述触发信号对逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制，包括：

在获取所述触发信号后，根据所述触发信号改变所述限流保护电路中受控参考电压的电压值，以使对所述逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制；或者，

在获取所述触发信号后，根据所述触发信号改变所述限流保护电路中过流保护的输出电流阈值，以使对所述逆变电路中逆变电感电流产生电路的导通或断开进行控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述逆变电容的电压进行微分处理，以获取所述逆变电容的电流；对所述逆变电容的电流进行归一化处理，以获取所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压，包括：

将所述逆变电容的电压进行放大调理，输出所述逆变电容放大调理后的电压；

对所述逆变电容放大调理后的电压进行微分处理以获取所述逆变电容的电流，经归一化处理后，输出所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述逆变电容电流所对应的实时归一化电压值Vm为：

Vm＝-kτ*τ*(dVp/dt)

其中，Vp为所述逆变电容放大调理后的电压，dVp/dt为所述逆变电容的放大调理后的电压对时间的导数，τ为微分时间常数，kτ为归一化系数。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述逆变电容的第二输出电压超出第一偏置电压与第二偏置电压之间的电压范围时，输出触发信号，包括：

当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压大于所述第一偏置电压时，输出所述触发信号；或者，

当所述逆变电容的电流所对应的经归一化处理后的电压小于所述第二偏置电压时，输出所述触发信号。

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