本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种应用于大功率变流器的强电测试保护电路。
背景技术：
目前，在大功率变流器、变频器、逆变器设计及功能实测过程中，对强电测试，普遍运用大功率交、直流可调电源作为测试供电电源，并对设备提供限流、限压等相关保护，而在可调电源前端的配电箱内主断路器也有过流、短路保护功能。
但是由于设备功率段普遍在几百千瓦级，所以供电电源的功率容量也普遍在几百千瓦级甚至兆瓦级，即便这类设备有过流、过压保护，且供电回路有断路器等限制电流无限增大，但当设备后侧存在控制、电气主回路、开关管误导通等待测试设备失控状况，极易使得电流短时间内急剧增大，使得测试设备在配电箱断路器跳开的机械动作、可调电源过流保护的执行等时间内损坏，部分断路器也有损坏的可能，而新制待测设备因得不到及时保护而产生的损坏将严重影响设备的故障排查和研发进度。
针对相关技术中大功率变流器强电测试的后侧不具备保护电路，容易造成待测试设备故障的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
技术实现要素：
本发明提供了一种应用于大功率变流器的强电测试保护电路，以至少解决现有技术中大功率变流器强电测试的后侧不具备保护电路，容易造成待测试设备故障的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种强电测试保护电路，位于三相交流电源和待测试设备之间，包括：igbt模块，一端与三相交流电源连接，另一端与待测试设备连接，用于控制三相交流电源和待测试设备的通断；电流传感器，与三相交流电源的各相连接，用于采集三相交流电源的各相电流；控制电路，一端与电流传感器连接，另一端与igbt模块连接，用于根据三相交流电源的各相电流确定igbt模块的控制信号，控制igbt模块的开关。
进一步地，igbt模块包括：第一igbt模块、第二igbt模块和第三igbt模块，分别与三相交流电源的a相、b相和c相连接；其中，各个igbt模块包括：e端并联的两个igbt器件；igbt驱动核，一端与igbt器件连接，另一端与控制电路连接，用于根据igbt模块的控制信号控制igbt器件的开关。
进一步地，控制电路包括：运算放大模块，与电流传感器连接，用于将三相交流电源的各相电流进行运算放大，确定三相交流电的最大电流值；比较模块，与运算放大模块连接，用于将最大电流值与过流保护电流值进行比较，确定三相交流电是否过载，并根据比较结果输出igbt模块的控制信号。
进一步地，电流传感器包括：第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器，分别与三相交流电源的a相、b相和c相连接；运算放大模块包括：第一运算放大模块、第二运算放大模块和第三运算放大模块，分别与第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器连接；其中，各个运算放大模块包括：第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；第一运算放大器的输入端与电流传感器连接，输出端分别与第二运算放大器的反向输入端和第三运算放大器的正向输入端连接。
进一步地，运算放大模块还包括：第一二极管，一端与第二运算放大器的输出端连接，另一端与比较模块的输入端连接；第二二极管，一端与第三运算放大器的输出端连接，另一端与比较模块的输入端连接。
进一步地，比较模块包括：比较器，第一输入端与各个运算放大模块的输出端连接，第二输入端与过流保护设置电路的输出端连接，用于输出最大电流值与过流保护电流值的比较结果信号；逻辑电路，一端与比较器的输出端连接，另一端与igbt模块连接，用于根据比较结果信号输出igbt模块的控制信号。
进一步地，过流保护设置电路包括：依次连接的第一直流电源、可调电阻和第一电阻；其中，可调电阻和第一电阻之间的连接点与比较器的第二输入端连接；可调电阻通过变化阻值调节过流保护电流值的大小。
进一步地，逻辑电路包括：反相器，与比较器的输出端连接；与门电路，第一输入端与反相器连接，第二输入端与第二直流电源连接，输出端与igbt模块连接，用于在三相交流电源过流的情况下输出低电平，控制igbt模块断开，在三相交流电源正常的情况下输出高电平，控制igbt模块闭合。
进一步地，逻辑电路还包括：自锁电路，包括第二电阻、第三电阻和三极管；其中，第二电阻一端与第二直流电源连接，另一端与与门电路的第二输入端连接，三极管的e极与与门电路的第二输入端连接，三极管的b极通过第三电阻与与门电路的输出端连接。
进一步地，还包括：复位电路，包括：复位开关和第四电阻；其中，复位开关一端与三极管的b极连接，另一端通过第四电阻与第二直流电源连接。
在本发明中，为改善大功率变流器强电测试的后侧不具备保护电路，容易造成待测试设备故障的问题，提供一种大功率变流器强电测试的保护电路，位于三相交流电源和待测试设备之间，通过电流传感器采集三相交流电源的各相电流，控制电路根据三相交流电源的各相电流确定igbt模块的控制信号，控制igbt模块的开关。当待测试设备出现短时间内电流急剧增加，当达到保护限定值以后，该电路可短时间内切断供电主回路，保护设备安全，提高测试安全性。
附图说明
图1是根据现有技术中强电保护方案的电气原理图；
图2是根据本发明实施例的强电保护方案的一种可选的电气原理图；
图3是根据本发明实施例的强电保护电路的一种可选的电路图；
图4是根据本发明实施例的控制电路的一种可选的电路图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
在常规的应用的电气方案中，如图1，通常将三相交流电网通过主断路器k与三相可调电源输入侧连接，由主断路器k控制三相可调电源供电状态，然后将待测试的大功率设备输入接口接到三相可调电源的输出侧，由三相可调电源进行模拟交流电网的各种工作状态和提供供电控制。
在本提案的设计方案中，各设备之间的主电路连接如图2，在三相可调电源与待测试设备之间安装测试保护模块，测试保护模块三相输入侧的a、b、c相连接三相可调电源输出侧的a、b、c相，测试保护模块输出侧的a、b、c与待测试设备输入侧的a、b、c相连接。
在本发明优选的实施例1中提供了一种强电测试保护电路，具体来说，图3示出该保护电路的一种可选的电路图，如图3所示，该保护电路位于三相交流电源和待测试设备之间，包括：
igbt模块，一端与三相交流电源连接，另一端与待测试设备连接，用于控制三相交流电源和待测试设备的通断；
电流传感器，与三相交流电源的各相连接，用于采集三相交流电源的各相电流；
控制电路，一端与电流传感器连接，另一端与igbt模块连接，用于根据三相交流电源的各相电流确定igbt模块的控制信号，控制igbt模块的开关。
在上述实施方式中，为改善大功率变流器强电测试的后侧不具备保护电路，容易造成待测试设备故障的问题，提供一种大功率变流器强电测试的保护电路，位于三相交流电源和待测试设备之间，通过电流传感器采集三相交流电源的各相电流，控制电路根据三相交流电源的各相电流确定igbt模块的控制信号，控制igbt模块的开关。当待测试设备出现短时间内电流急剧增加，当达到保护限定值以后，该电路可短时间内切断供电主回路，保护设备安全，提高测试安全性。
如图3所示，igbt模块包括：第一igbt模块、第二igbt模块和第三igbt模块，分别与三相交流电源的a相、b相和c相连接；其中，各个igbt模块包括：e端并联的两个igbt器件；igbt驱动核，一端与igbt器件连接，另一端与控制电路连接，用于根据igbt模块的控制信号控制igbt器件的开关。
在测试保护模块内部，如图3，主要包括各相电流传感器、控制电路、igbt驱动核、igbt。其中电流传感器安装在各相主电路的输入侧，用于检测各相电流值的大小，主电路中电流传感器的后侧安装有控制主电路通断状态的两个igbt，每相的主电路经过igbt之后为输出侧。电流传感器输出的电流信号采样值输入到保护电路的控制电路中，经过控制电路处理之后转换为igbt的开关状态信号，即控制信号，输出至各相igbt驱动核，驱动核对igbt开关状态信号进行处理、放大之后控制igbt的通断状态。
图4示出本保护电路中控制电路的电路图，如图4所示，控制电路包括：运算放大模块，与电流传感器连接，用于将三相交流电源的各相电流进行运算放大，确定三相交流电的最大电流值；比较模块，与运算放大模块连接，用于将最大电流值与过流保护电流值进行比较，确定三相交流电是否过载，并根据比较结果输出igbt模块的控制信号。
与三相交流电源对应，电流传感器包括：第一电流传感器(电流传感器a)、第二电流传感器(电流传感器b)和第三电流传感器(电流传感器c)，分别与三相交流电源的a相、b相和c相连接；运算放大模块包括：第一运算放大模块、第二运算放大模块和第三运算放大模块，分别与第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器连接；其中，各个运算放大模块包括：第一运算放大器(运算放大器1)、第二运算放大器(运算放大器2)和第三运算放大器(运算放大器3)；第一运算放大器的输入端与电流传感器连接，输出端分别与第二运算放大器的反向输入端和第三运算放大器的正向输入端连接。
运算放大模块还包括：第一二极管d1，一端与第二运算放大器的输出端连接，另一端与比较模块的输入端连接；第二二极管d2，一端与第三运算放大器的输出端连接，另一端与比较模块的输入端连接。
其中，比较模块包括：比较器，第一输入端与各个运算放大模块的输出端连接，第二输入端与过流保护设置电路的输出端连接，用于输出最大电流值与过流保护电流值的比较结果信号；逻辑电路，一端与比较器的输出端连接，另一端与igbt模块连接，用于根据比较结果信号输出igbt模块的控制信号。
过流保护设置电路包括：依次连接的第一直流电源、可调电阻和第一电阻r7；其中，可调电阻和第一电阻r7之间的连接点与比较器的第二输入端连接，用于向比较器输入预设电压值。
逻辑电路包括：反相器，与比较器的输出端连接；与门电路，第一输入端与反相器连接，第二输入端与第二直流电源连接，输出端与igbt模块连接，用于在三相交流电源过流的情况下输出低电平，控制igbt模块断开，在三相交流电源正常的情况下输出高电平，控制igbt模块闭合。
逻辑电路还包括：自锁电路，包括第二电阻r11、第三电阻r13和三极管；其中，第二电阻r11一端与第二直流电源连接，另一端与与门电路的第二输入端连接，三极管的e极与与门电路的第二输入端连接，三极管的b极通过第三电阻r13与与门电路的输出端连接。
保护电路还包括：复位电路，包括：复位开关和第四电阻r12；其中，复位开关一端与三极管的b极连接，另一端通过第四电阻r12与第二直流电源连接。
上述大功率变流器强电测试的保护电路，运接入到测试用的三相可调电源与待测试设备之间，运用三相交流电流传感器，采集各相电流，并对采集到的电流信号进行放大，通过电压比较器与设置电压进行比较，当任意一相采样电流大小超过设置值，测试保护模块中的保护电路即刻关闭所有主回路igbt模块，将待测试设备从主回路中切掉，进而达到保护待测试设备、三相可调电源、研发人员安全的功能。
如图4，a相电流传感器的电流采样信号经过第一级运算放大器1放大之后，分别进入第二级运算放大器2和运算放大器3进行第二级放大，经过运算放大器2和运算放大器3之后，电流采样信号被整流为正向电压信号，而后流过二极管d1和二极管d2，第一级放大和第二级放大电路中b相、c相电流采样电路与a相相同，三相电流采样信号经过二极管之后并联，之后输入电压比较器，与设定电压进行比较。比较器输出过流状态信号，经过反相器非门反相之后，输入与门逻辑电路，之后输出至igbt，控制其开关状态，具体过程如下：
三相流采样信号经过第一级、第二级放大电路之后，经过二极管d1、d2之后并联，输入比较器的信号为三相电流最大值信号，比较器 输入端输入的是电阻rx与电阻r7的连接点电压信号，通过调节可变电阻rx调节过流保护电流值的大小，正常非过流状态下，三相电流采样信号的电压值小于rx、r7的设定值，比较器输出低电平，经过反相器非门反相之后，改变为高电平，之后与门进行状态自锁，输出高电平，ibgt驱动核开通igbt，主回路处于闭合状态；
当某一瞬间待测设备发生短路或其它问题导致任意一相电流超过设定值时，电流采样信号经过第一级、第二级放大之后，并联送入比较器，r8后侧电压超过rx与r7设定值，比较器输出为高电平，经过二极管之后和反相器非门反相为低电平，与门上侧管脚为低电平，与门输出为低电平并将三极管开通，与门下侧管脚被三极管开通拉低为低电平完成自锁，igbt驱动核接收低电平信号，瞬间关断所有igbt，主回路断路，与门上侧管脚恢复为高电平；
当测试人员进行回路检测之后，确定可以重新上电，按下复位开关k1，三极管控制端上拉为高电平，三极管关断，与门下侧管脚被r11拉回高电平，与门输出端输出高电平，igbt驱动核接收高电平信号，开通所有igbt，主回路回复导通状态。
通过此方案，其产生的有益效果包括：
1、当待测试设备出现短时间内电流急剧增加，当达到保护限定值以后，该电路可短时间内切断供电主回路，保护设备安全。
2、设计验证阶段，设备的测试损坏被大幅度减少，待测设备故障之后，被迅速切掉，从而使设备不至于被损坏，便于查找测试故障原因。
3、待测试设备被迅速从供电回路切掉，保护主功率器件不被损坏，减小检修时间。
4、此类大功率强电设备，在开发测试过程中，一旦出现主回路故障，极易出现事故，甚至造成设计重大设备损毁、人员伤亡等情况，通过此方案可大幅度提高测试安全性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
1.一种强电测试保护电路，其特征在于，位于三相交流电源和待测试设备之间，包括：
igbt模块，一端与所述三相交流电源连接，另一端与所述待测试设备连接，用于控制所述三相交流电源和所述待测试设备的通断；
电流传感器，与所述三相交流电源的各相连接，用于采集所述三相交流电源的各相电流；
控制电路，一端与所述电流传感器连接，另一端与所述igbt模块连接，用于根据所述三相交流电源的各相电流确定所述igbt模块的控制信号，控制所述igbt模块的开关。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述igbt模块包括：第一igbt模块、第二igbt模块和第三igbt模块，分别与所述三相交流电源的a相、b相和c相连接；其中，各个所述igbt模块包括：
e端并联的两个igbt器件；
igbt驱动核，一端与所述igbt器件连接，另一端与所述控制电路连接，用于根据所述igbt模块的控制信号控制所述igbt器件的开关。
3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述控制电路包括：
运算放大模块，与所述电流传感器连接，用于将所述三相交流电源的各相电流进行运算放大，确定所述三相交流电的最大电流值；
比较模块，与所述运算放大模块连接，用于将所述最大电流值与过流保护电流值进行比较，确定所述三相交流电是否过载，并根据比较结果输出所述igbt模块的控制信号。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述电流传感器包括：第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器，分别与所述三相交流电源的a相、b相和c相连接；
所述运算放大模块包括：第一运算放大模块、第二运算放大模块和第三运算放大模块，分别与所述第一电流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器连接；其中，各个所述运算放大模块包括：
第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；
所述第一运算放大器的输入端与所述电流传感器连接，输出端分别与所述第二运算放大器的反向输入端和所述第三运算放大器的正向输入端连接。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述运算放大模块还包括：
第一二极管，一端与所述第二运算放大器的输出端连接，另一端与所述比较模块的输入端连接；
第二二极管，一端与所述第三运算放大器的输出端连接，另一端与所述比较模块的输入端连接。
6.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述比较模块包括：
比较器，第一输入端与各个所述运算放大模块的输出端连接，第二输入端与过流保护设置电路的输出端连接，用于输出所述最大电流值与所述过流保护电流值的比较结果信号；
逻辑电路，一端与所述比较器的输出端连接，另一端与所述igbt模块连接，用于根据所述比较结果信号输出所述igbt模块的控制信号。
7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述过流保护设置电路包括：
依次连接的第一直流电源、可调电阻和第一电阻；其中，所述可调电阻和所述第一电阻之间的连接点与所述比较器的第二输入端连接；所述可调电阻通过变化阻值调节所述过流保护电流值的大小。
8.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述逻辑电路包括：
反相器，与所述比较器的输出端连接；
与门电路，第一输入端与所述反相器连接，第二输入端与第二直流电源连接，输出端与所述igbt模块连接，用于在所述三相交流电源过流的情况下输出低电平，控制所述igbt模块断开，在所述三相交流电源正常的情况下输出高电平，控制所述igbt模块闭合。
9.根据权利要求8所述的保护电路，其特征在于，所述逻辑电路还包括：
自锁电路，包括第二电阻、第三电阻和三极管；其中，所述第二电阻一端与所述第二直流电源连接，另一端与所述与门电路的第二输入端连接，所述三极管的e极与所述与门电路的第二输入端连接，所述三极管的b极通过所述第三电阻与所述与门电路的输出端连接。
10.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，还包括：
复位电路，包括：复位开关和第四电阻；其中，所述复位开关一端与所述三极管的b极连接，另一端通过所述第四电阻与所述第二直流电源连接。
技术总结