本实用新型实施例涉及电子电力技术领域，特别涉及一种保护电路及逆变器。
背景技术：
在逆变器的设计制造过程中，过流和短路保护电路非常重要，其很大程度上决定了逆变器在实际使用中的安全性问题。如果过流和短路保护电路失效，那么在逆变器输出短路或者过流时，逆变管很可能烧毁，因此，过流和短路保护电路对逆变器的作用很大。
在现有技术中，igbt的过流和短路保护可分为uge监测法，或uce监测法，二者原理基本相似，都是利用集电极电流ic升高时，uge或uce也会升高的原理，当uge或uce超过uge(sat)或uce(sat)时，自动关断igbt的驱动电路，由于uge在发生故障时基本不变，而uce的变化较大，并且当退饱和发生时uge变化也较小，难以掌握，因而在实践中一般采用uce监测技术来对igbt进行保护。
在实现本实用新型过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：上述在逆变器领域中使用的uce监测技术保护igbt的方式虽然能够实现igbt的过流和短路保护，但是外围电路复杂，成本较高，而且很难实现检测信号的隔离，抗干扰能力差，具有一定的使用局限性。
技术实现要素：
针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例的目的是提供一种隔离效果较好、能够实现过流和短路保护的保护电路及逆变器。
本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种保护电路，应用于逆变器，包括：
电流采样电路，用于串联在所述逆变器直流环节的负母线上；
第一放大电路，其输入端与所述电流采样电路连接，用于在检测到所述电流采样电路输出高于第一预设参考电压的电平信号时输出高电平信号；
开关电路，其控制端与所述第一放大电路的输出端连接；
隔离电路，其控制端与所述开关电路的输入端连接；
第二放大电路，其输入端与所述隔离电路的输出端连接，用于在检测到所述隔离电路输出高于第二预设参考电压的电平信号时输出低电平信号；
控制电路，其输入端与所述第二放大电路的输出端连接，用于在接收到低电平信号时关断所述逆变器中的开关器件。
在一些实施例中，所述电流采样电路为一电流采样电阻。
在一些实施例中，还包括：滤波电路，其与所述电流采样电路并联。
在一些实施例中，所述滤波电路包括：
第一限流电阻，其一端与所述电流采样电路的输出端连接；
第一滤波电容，其一端与所述第一限流电阻的另一端连接，其另一端与所述电流采样电路的输入端连接；
第二限流电阻，其一端与所述第一限流电阻的另一端连接，其另一端与所述第一放大电路的输入端连接。
在一些实施例中，所述第一放大电路包括：
第三限流电阻，其一端用于输入所述第一预设参考电压；
第一比较器，其反相输入端与所述第三限流电阻的另一端连接，其正相输入端与所述电流采样电路连接，其输出端与所述开关电路的控制端连接，其电源输入端与一直流电源连接。
在一些实施例中，所述开关电路包括：
第一分压电阻，其一端用于输入一直流电源；
第二分压电阻，其一端与所述第一分压电阻的另一端连接，其另一端接地；
三极管，其基极与所述第一分压电阻的另一端连接，其集电极与所述隔离电路的输入端连接，其发射极接地。
在一些实施例中，所述隔离电路包括：
第三分压电阻，其一端用于输入一直流电源；
第四分压电阻，其一端与所述第三分压电阻的另一端连接，其另一端与所述开关电路的输入端连接；
光耦，其包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的阳极与所述第四分压电阻的一端连接，所述发光二极管的阴极与所述第四分压电阻的另一端连接；
第二滤波电容，其一端分别与所述光敏三极管的集电极和另一直流电源连接，其另一端接地；
第五分压电阻，其一端分别与所述光敏三极管的发射极和所述第二放大电路的输入端连接，其另一端接地。
在一些实施例中，所述第二放大电路包括：
第四限流电阻，其一端与所述隔离电路的输出端连接；
第二比较器，其反相输入端与所述第四限流电阻的另一端连接，其电源输入端与一直流电源连接；
第五限流电阻，其一端与所述直流电源连接，其另一端与所述第二比较器的正相输入端连接；
第六分压电阻，其一端与所述第二比较器的正相输入端连接，其另一端接地；
第三滤波电容，其一端与所述第二比较器的正相输入端连接，其另一端接地；
第四滤波电容，其一端与所述第二比较器的电源输入端连接，其另一端接地；
快速恢复二极管，其阴极与所述第二比较器的输出端连接，其阳极与所述控制电路连接。
在一些实施例中，所述控制电路包括：
dsp控制电路模块，其输入端与所述第二放大电路的输出端连接，其输出端用于输出pwm驱动信号；
第七分压电阻，其一端与一直流电源连接；
与门芯片，其四个输入端分别与所述第二放大电路的输出端、所述第七分压电阻的另一端和所述dsp控制电路模块的输入端连接，其四个控制端与所述dsp控制电路模块的输出端连接；
igbt驱动电路模块，其输入端与所述与门芯片的四个输出端连接，其输出端用于输出用于关断所述逆变器中开关器件的控制信号。
为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种逆变器，包括：
直流环节；
逆变桥，其输入端与所述直流环节的输出端连接；
变压环节，其输入端与所述逆变桥的输出端连接；
以及，如上述第一方面所述的保护电路，所述保护电路设置在所述直流环节和所述逆变桥之间的负母线上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种保护电路，应用于逆变器，其包括：串联在逆变器直流环节负母线上的电流采样电路，输入端与电流采样电路连接的第一放大电路，用于在检测到高于第一预设参考电压的电平信号时输出高电平信号，控制端与第一放大电路的输出端连接的开关电路，控制端与开关电路的输入端连接的隔离电路，输入端与隔离电路的输出端连接的第二放大电路，用于在检测到高于第二预设参考电压的电平信号时输出低电平信号，输入端与第二放大电路的输出端连接的控制电路，用于在接收到低电平信号时关断逆变器中的开关器件，本实用新型实施例提供的保护电路能够实现检测信号和驱动信号的隔离，在保证逆变器和igbt的过流和短路保护的同时，提升了逆变器的抗干扰能力，且电路结构简单、成本较低，灵敏性好。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本实用新型实施例一中提供的一种保护电路的原理框图；
图2是本实用新型实施例一中提供的一种保护电路的结构示意图；
图3是本实用新型实施例二中提供的一种逆变器的原理框图；
图4是本实用新型实施例二中提供的一种逆变器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。
实施例一
本实用新型实施例提供了一种保护电路，请参见图1，其示出了本实用新型实施例所提供的一种保护电路的原理框图，所述保护电路100包括：电流采样电路110、第一放大电路120、开关电路130、隔离电路140、第二放大电路150和控制电路160。
所述电流采样电路110用于串联在所述逆变器直流环节的负母线上。
所述第一放大电路120的输入端与所述电流采样电路110连接，所述第一放大电路120用于在检测到所述电流采样电路110输出高于第一预设参考电压的电平信号时输出高电平信号。具体地，所述第一预设参考电压可根据实际需要进行设置。
所述开关电路130的控制端与所述第一放大电路120的输出端连接。
所述隔离电路140的控制端与所述开关电路130的输入端连接。
所述第二放大电路150的输入端与所述隔离电路140的输出端连接，所述第二放大电路150用于在检测到所述隔离电路140输出高于第二预设参考电压的电平信号时输出低电平信号。具体地，所述第二预设参考电压可根据实际需要进行设置。
所述控制电路160的输入端与所述第二放大电路150的输出端连接，用于在接收到低电平信号时关断所述逆变器中的开关器件。
本实用新型实施例所述的保护电路100在工作时，所述电流采样电路110实时采集逆变器上的电平信号，当逆变器出现短路时，负母线上的电流会突然升高，产生一个尖峰电流，此时通过所述电流采样电路110检测到电平信号会高于系统设置的一个安全电压，也即是所述第一预设参考电压，或者，在逆变器上电流突然过大的时候，同样在母线上检测到的电平信号会高于所述第一预设参考电压；当所述第一放大电路120检测到所述电流采样电路110输出高于第一预设参考电压的电平信号时，所述第一放大电路120输出一个高电平信号，从而控制所述开关电路130导通，所述开关电路130的输入端电平抬高，进而控制所述隔离电路140导通，所述隔离电路140输出高电平信号；此时，所述第二放大电路150检测到一高于第二预设参考电压的电平信号，所述第二放大电路150输出低电平信号，以使所述控制电路160关闭逆变器中的开关器件，从而实现逆变器的过流和短路保护。
在一些实施例中，请参见图2，其示出了本实用新型实施例提供的一种保护电路的电路结构，其中，
可选地，所述电流采样电路为一电流采样电阻r19。
可选地，所述保护电路100还包括：滤波电路170，所述滤波电路170与所述电流采样电路110并联。
可选地，所述滤波电路170包括：第一限流电阻r46、第一滤波电容c12和第二限流电阻r32。所述第一限流电阻r46的一端(1)为所述滤波电路170的输入端，所述第二限流电阻r32的另一端(2)为所述滤波电路170的输出端。
所述第一限流电阻r46的一端与所述电流采样电路110的输出端连接；所述第一滤波电容c12的一端与所述第一限流电阻r46的另一端连接，所述第一滤波电容c12的另一端与所述电流采样电路110的输入端连接；所述第二限流电阻r32的一端与所述第一限流电阻r46的另一端连接，所述第二限流电阻r32的另一端与所述第一放大电路120的输入端连接。
可选地，所述第一放大电路120包括：第三限流电阻r26和第一比较器u4。所述第一比较器u4的正相输入端为所述第一放大电路120的输入端，所述第一比较器u4的输出端为所述第一放大电路120的输出端。
所述第三限流电阻r26的一端用于输入所述第一预设参考电压v_ref；所述第一比较器u4的反相输入端与所述第三限流电阻r26的另一端连接，所述第一比较器u4的正相输入端与所述电流采样电路110连接，所述第一比较器u4的输出端与所述开关电路130的控制端连接，所述第一比较器u4的电源输入端与一+18v的直流电源连接。
可选地，所述开关电路130包括：第一分压电阻r27、第二分压电阻r35和三极管q7。所述三极管q7的基极为所述开关电路130的控制端，所述三极管q7的集电极为所述开关电路130的输入端，所述三极管q7的发射极为所述开关电路130的输出端。
所述第一分压电阻r27的一端用于输入一+18v的直流电源；所述第二分压电阻r35的一端与所述第一分压电阻r27的另一端连接，所述第二分压电阻r35的另一端接地；所述三极管q7的基极与所述第一分压电阻r27的另一端连接，所述三极管q7的集电极与所述隔离电路140的输入端连接，所述三极管q7的发射极接地。
可选地，所述隔离电路140包括：第三分压电阻r22、第四分压电阻r24、光耦u2、第二滤波电容c10和第五分压电阻r23。所述光耦u2中发光二极管的阴极(2)为所述隔离电路140的控制端，所述第三分压电阻r22的一端(1)为所述隔离电路140的输入端，所述光耦u2中光敏三极管的发射极(3)为所述隔离电路140的输出端。
所述第三分压电阻r22的一端用于输入一+18v的直流电源；所述第四分压电阻r24的一端与所述第三分压电阻r22的另一端连接，所述第四分压电阻r24的另一端与所述开关电路130的输入端连接；所述光耦u2包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的阳极(1)与所述第四分压电阻r24的一端连接，所述发光二极管的阴极(2)与所述第四分压电阻r24的另一端连接；所述第二滤波电容c10的一端分别与所述光敏三极管的集电极(4)和另一+5v的直流电源连接，所述第二滤波电容c10的另一端接地；所述第五分压电阻r23的一端分别与所述光敏三极管的发射极(3)和所述第二放大电路150的输入端连接，所述第五分压电阻r23的另一端接地。
可选地，所述第二放大电路150包括：第四限流电阻r28、第二比较器u5、第五限流电阻r31、第六分压电阻r36、第三滤波电容c13、第四滤波电容c11和快速恢复二极管d6。所述第四限流电阻r28的一端(1)为所述第二放大电路150的输入端，所述快速恢复二极管d6的阳极为所述第二放大电路150的输出端。
所述第四限流电阻r28的一端与所述隔离电路140的输出端连接；所述第二比较器u5的反相输入端与所述第四限流电阻r28的另一端连接，所述第二比较器u5的电源输入端与一+5v的直流电源连接；所述第五限流电阻r31的一端与所述+5v的直流电源连接，所述第五限流电阻r31的另一端与所述第二比较器u5的正相输入端连接；所述第六分压电阻r36的一端与所述第二比较器u5的正相输入端连接，所述第六分压电阻r36的另一端接地；所述第三滤波电容c13的一端与所述第二比较器u5的正相输入端连接，所述第三滤波电容c13的另一端接地；所述第四滤波电容c11的一端与所述第二比较器u5的电源输入端连接，所述第四滤波电容c11的另一端接地；所述快速恢复二极管d6的阴极与所述第二比较器u5的输出端连接，所述快速恢复二极管d6的阳极与所述控制电路160连接。
可选地，所述控制电路160包括：dsp控制电路模块、第七分压电阻r25、与门芯片u1和igbt驱动电路模块。所述与门芯片u1的四个输入端(2、4、10、12)和所述dsp控制电路模块的输入端invocp为所述控制电路160的输入端，所述igbt驱动电路模块的四个输出端(spwm1ml、spwm1mh、spwm2ml、spwm2mh)为所述控制电路160的输出端。
所述dsp控制电路模块的输入端invocp与所述第二放大电路150多输出端连接，所述dsp控制电路模块的输出端(spwm_1l、spwm_1h、spwm_2l、spwm_2h)用于输出pwm驱动信号；所述第七分压电阻r25的一端与一+3.3v的直流电源连接；所述与门芯片u1的四个输入端(2、4、10、12)分别与所述第二放大电路150的输出端、所述第七分压电阻r25的另一端(2)和所述dsp控制电路模块的输入端invocp连接，所述与门芯片u1的四个控制端(spwm_1l、spwm_1h、spwm_2l、spwm_2h)与所述dsp控制电路模块的输出端(spwm_1l、spwm_1h、spwm_2l、spwm_2h)连接；所述igbt驱动电路模块的输入端(spwm_1dl、spwm_1dh、spwm_2dl、spwm_2dh)与所述与门芯片u1的四个输出端(spwm_1dl、spwm_1dh、spwm_2dl、spwm_2dh)连接，所述igbt驱动电路模块的输出端(spwm1ml、spwm1mh、spwm2ml、spwm2mh)用于输出用于关断所述逆变器中开关器件的驱动信号。
当母线电流过大时，流过所述电流采样电阻r19的电流较大，所述电流采样电阻r19两端的压降升高，所述第一比较器u4的正相输入端接收到所述压降，当该压降高于所述第一比较器u4反相输入端接收的第一预设参考电压，所述第一比较器u4输出高电平信号，所述三极管q7的基极接收到高电平信号后导通，所述三极管q7的集电极的电平抬高，从而所述光耦u2导通，所述第二比较器u5的反相输入端接收到一高于第二预设参考电压的电平信号后输出低电平信号，所述与门芯片u1硬件关断控制信号，同时所述dsp控制电路模块接收到该电平信号后，启动软件保护，关断逆变器的输出。
实施例二
本实用新型实施例挺了一种逆变器，请参见图3，其示出了本实用新型实施例提供的一种逆变器的原理框图，所述逆变器200包括：直流环节210、逆变桥220、变压环节230和保护电路100。其中，所述逆变桥220的输入端与所述直流环节210的输出端连接，所述变压环节230的输入端与所述逆变桥220的输出端连接，所述保护电路100设置在所述直流环节210和所述逆变桥220之间的负母线上。
具体地，可一并参见图4，其示出了一种逆变器的结构，其中，由开关管q1、开关管q2、开关管q5和开关管q6及其相关器件和连接关系构成所述逆变器220，四个开关管的基极分别与如上述图2所示的保护电路100中igbt驱动电路模块的四个输出端(spwm1ml、spwm1mh、spwm2ml、spwm2mh)连接，根据接收到的控制信号打开或关断开关管，以实现在保护电路100检测到短路或过流时关闭所述逆变器，保护逆变器中的电子元件。
需要说明的是，本实用新型实施例所述的保护电路100为上述实施例一所述的保护电路100，该保护电路100的具体电路结构和连接方式请参见上述实施例一以及图1和/或图2，此处不再详述。
本实用新型实施例中提供了一种保护电路，应用于逆变器，其包括：串联在逆变器直流环节负母线上的电流采样电路，输入端与电流采样电路连接的第一放大电路，用于在检测到高于第一预设参考电压的电平信号时输出高电平信号，控制端与第一放大电路的输出端连接的开关电路，控制端与开关电路的输入端连接的隔离电路，输入端与隔离电路的输出端连接的第二放大电路，用于在检测到高于第二预设参考电压的电平信号时输出低电平信号，输入端与第二放大电路的输出端连接的控制电路，用于在接收到低电平信号时关断逆变器中的开关器件，本实用新型实施例提供的保护电路能够实现检测信号和驱动信号的隔离，在保证逆变器和igbt的过流和短路保护的同时，提升了逆变器的抗干扰能力，且电路结构简单、成本较低，灵敏性好。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种保护电路，其特征在于，应用于逆变器，包括：
电流采样电路，用于串联在所述逆变器直流环节的负母线上；
第一放大电路，其输入端与所述电流采样电路连接，用于在检测到所述电流采样电路输出高于第一预设参考电压的电平信号时输出高电平信号；
开关电路，其控制端与所述第一放大电路的输出端连接；
隔离电路，其控制端与所述开关电路的输入端连接；
第二放大电路，其输入端与所述隔离电路的输出端连接，用于在检测到所述隔离电路输出高于第二预设参考电压的电平信号时输出低电平信号；
控制电路，其输入端与所述第二放大电路的输出端连接，用于在接收到低电平信号时关断所述逆变器中的开关器件。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，
所述电流采样电路为一电流采样电阻。
3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，还包括：
滤波电路，其与所述电流采样电路并联。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述滤波电路包括：
第一限流电阻，其一端与所述电流采样电路的输出端连接；
第一滤波电容，其一端与所述第一限流电阻的另一端连接，其另一端与所述电流采样电路的输入端连接；
第二限流电阻，其一端与所述第一限流电阻的另一端连接，其另一端与所述第一放大电路的输入端连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的保护电路，其特征在于，所述第一放大电路包括：
第三限流电阻，其一端用于输入所述第一预设参考电压；
第一比较器，其反相输入端与所述第三限流电阻的另一端连接，其正相输入端与所述电流采样电路连接，其输出端与所述开关电路的控制端连接，其电源输入端与一直流电源连接。
6.根据权利要求1-4任一项所述的保护电路，其特征在于，所述开关电路包括：
第一分压电阻，其一端用于输入一直流电源；
第二分压电阻，其一端与所述第一分压电阻的另一端连接，其另一端接地；
三极管，其基极与所述第一分压电阻的另一端连接，其集电极与所述隔离电路的输入端连接，其发射极接地。
7.根据权利要求1-4任一项所述的保护电路，其特征在于，所述隔离电路包括：
第三分压电阻，其一端用于输入一直流电源；
第四分压电阻，其一端与所述第三分压电阻的另一端连接，其另一端与所述开关电路的输入端连接；
光耦，其包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的阳极与所述第四分压电阻的一端连接，所述发光二极管的阴极与所述第四分压电阻的另一端连接；
第二滤波电容，其一端分别与所述光敏三极管的集电极和另一直流电源连接，其另一端接地；
第五分压电阻，其一端分别与所述光敏三极管的发射极和所述第二放大电路的输入端连接，其另一端接地。
8.根据权利要求1-4任一项所述的保护电路，其特征在于，所述第二放大电路包括：
第四限流电阻，其一端与所述隔离电路的输出端连接；
第二比较器，其反相输入端与所述第四限流电阻的另一端连接，其电源输入端与一直流电源连接；
第五限流电阻，其一端与所述直流电源连接，其另一端与所述第二比较器的正相输入端连接；
第六分压电阻，其一端与所述第二比较器的正相输入端连接，其另一端接地；
第三滤波电容，其一端与所述第二比较器的正相输入端连接，其另一端接地；
第四滤波电容，其一端与所述第二比较器的电源输入端连接，其另一端接地；
快速恢复二极管，其阴极与所述第二比较器的输出端连接，其阳极与所述控制电路连接。
9.根据权利要求1-4任一项所述的保护电路，其特征在于，所述控制电路包括：
dsp控制电路模块，其输入端与所述第二放大电路的输出端连接，其输出端用于输出pwm驱动信号；
第七分压电阻，其一端与一直流电源连接；
与门芯片，其四个输入端分别与所述第二放大电路的输出端、所述第七分压电阻的另一端和所述dsp控制电路模块的输入端连接，其四个控制端与所述dsp控制电路模块的输出端连接；
igbt驱动电路模块，其输入端与所述与门芯片的四个输出端连接，其输出端用于输出用于关断所述逆变器中开关器件的控制信号。
10.一种逆变器，其特征在于，包括：
直流环节；
逆变桥，其输入端与所述直流环节的输出端连接；
变压环节，其输入端与所述逆变桥的输出端连接；
以及，如上述权利要求1-9任一项所述的保护电路，所述保护电路设置在所述直流环节和所述逆变桥之间的负母线上。
技术总结