电力电子装置设计与应用课件

电力电子装置设计与应用一、什么是设计设计是将设计者的思维变成研制工作必需的图纸和数据的过程，设计是电力电子装置研制过程中必不可少的重要环节。在设计过程中，依靠的是理论知识、实际经验和各种参考数据，理论知识起的是指导作用，实际经验和参考数据起的是支持作用。二、设计类型1、原理设计：是一种不完全的，为可行性论证而进行的设计。例如：设计某种电路图，其目的是为了证明可用该电路实现某些功能，在设计中只要求定性的分析其工作原理，工作波形等。2、参数设计：原理设计的补充，为了使原理设计得以实现，具体计算电路的各种参数是必不可少的，通过参数设计可使原理设计得到修正和补充，进一步提高原理设计的可行性。3、程序设计：现代电力电子装置应用微处理器组成控制核心电路的越来越多，因此程序设计已经逐渐成为设计过程中不可缺少的组成部分。4、结构设计：研究工作向装置制造转化的重要步骤，包括主电路机械结构、控制电路结构、外部接口、机柜或机箱结构等，主要目的是：确定装置硬件之间的位置关系，为制造实际装置提供可行数据和图纸。结构设计内容颇为复杂，需要较多的实际经验和参考依据。三、设计流程

要完成一个装置的设计，需要经过以下一些步骤：1、初步设计：内容包括原理设计、参数概算、验证初步设计可行性的局部实验等。例如：设计一个装置的电原理图。2、技术设计：内容包括电路参数计算、元件选择。这里面有些元件的参数计算和选择较为容易，如半导体器件、电阻电容等，经过参数计算后，可直接由定型产品中得到。另一些没有定型产品的元件只进行电参数计算是远远不够的，还要进行结构参

数计算和工艺设计，再通过生产部门加工才能得到，如变压器、电抗器等。为了验证可行性，有时还必须进行原理样机的实验过程。3、总体（工程）设计：为制造装置而进行的全面设计，对电器装置而言，与前述设计最大的不同在于增加了大量的机械结构设计内容（参考结构设计）。目的是产生制造装置的详细图纸和各种参数。四、设计依据1、各种标准：设计中必须按照各种现行国家标准（GB）、国家军用标准（GJB）、行业标准的有关规定执行。例如：设计制造国内使用的某电力电子装置，按我国电制标准规定，输入交流电源必须为380/220V50HZ。电信系统二次电源设备输入电源必须为DC48V。因此，在设计该类装置时都要执行该标准。又如：国军标规定了电子设备的电磁兼容性标准，设计制造军用电子设备必须照此标准执行。有时为了使装置达到规定标准的要求，不得不设计与装置远离要求关系不大的电路。

特殊场合使用的设备不能按相关标准执行时，称为非标准设备。2、技术要求（技术指标）：被设计装置要达到的具体技术状态的细则，是研制装置要实现的目标，设计过程必不可少的约束条件。五、设计课主要内容以典型逆变电源装置和开关电源装置为对象，以电参数和部分元器件结构参数为主要内容，讲解设计方法。六、典型逆变电源装置设计1、电路原理框图输入整流电路直流滤波电路电源逆变电路隔离变换电路输出滤波电路

负载2、设计顺序-----一般按照从装置输出到输入的次序进行根据负载要求计算输出电路参数；根据输出电路输入端要求计算逆变电路参数；根据逆变电路输出端要求计算逆变电路输入参数；根据逆变电路输入参数计算输入整流电路；当输入和输出之间有电压匹配和电气隔离要求时，还需加入隔离变换电路设计。

作为完整的装置还需设计的部分是：控制电路、保护电路、监测电路等。6.1典型逆变电源输出电路LCRL’iLVOViiciL’iRLCRL’iLVOViiciL’iRiciRVOViiLVLiciRVOViiLVL纯电阻负载时矢量图iL’iL’ic感性负载时矢量图实例一、技术要求：1、输出电压115V/200V2、输出频率400HZ3、输出功率30KVA（单相10KVA）4、负载功率因数滞后5、短时过载150%6、输入电压380V±10%7、输入频率50HZ±10%二、负载参数1、负载电阻最小值时时LCRL’iLVOViiciL’iR2、负载电感最小值3、滤波电容取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍考虑实际情况取电容为90微法9个的AC电容用于400HZ时耐压降为60%4、无输出隔离变压器时，逆变器输出电流（有效值，设计电感、变压器等元件时参考）长期连续最大电流（一相）

桥臂连续最大电流短期最大电流（一相）

桥臂短期最大电流5、无输出隔离变压器时逆变器输出电流峰值（选择开关器件时参考）

长期连续电流峰值（一相）

桥臂连续最大电流峰值

短期最大电流峰值（一相）短期桥臂最大电流峰值6、滤波电抗L的计算输出滤波电路的主要作用是：减小输出电压中谐波（特别是逆变电路中开关器件开关频率）电压的幅值保证基波电压传输设计滤波器应注意以下问题：滤波电路特征阻抗不应太大滤波电路固有谐振频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率。如：400HZ的倍频，800HZ、1200HZ、1600HZ、2000HZ等

不应太大而接近1

应该较小（R按负载最重时考虑）

功率越大，负载功率因数越低的逆变电源装置越应按③④条考虑。

因滤波电容和负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以在设计滤波电路时，应按先选择滤波电容，再根据上述原则和对基波传输、谐波衰减的特性选择电感参数。

滤波电路参数和主开关器件工作频率有关，主开关器件工作频率三相单相N为正整数时按同步工作方式，不为整数时按异步方式工作。主开关器件工作频率高对滤波器有好处，可减小滤波电抗参数，但对逆变器效率不利，对电压利用率不利。本例选N=8则

由于各桥臂移相原因，输出线电压的斩波频率为：根据图选可得实选滤波电路固有谐振频率从图中可看出，电压波动小。7、逆变电路输出电压（滤波电路输入端电压，无变压器）

逆变电路UiLCL’R空载时UoIL这说明空载时输出电路是升压的额定负载时

这说明时，即使满载，输出电路也是升压的。其实即使在过载150%的情况下，输出电路降压也是有限的。计算可得：时可见此时输出电路降压

为求输出电压为额定值时，逆变电路所需输出的电压，应在负载最重、功率因数最低的情况下计算。

本例中负载最重为过载150%时，功率因数最低为0.8，此时：可见输出电路此时降压严重

连续工作状态的参数和短期过载状态时的参数有较大区别，互相之间有较大的矛盾，必要时应采用其它措施。如：采用基波零阻抗滤波电路。

逆变电路UiLCL’RUoILC’8、逆变电路输出正弦电压理论上半桥电路输出电压为：全桥电路输出电压为：三相桥式电路输出线电压为：

实际上由于桥臂上下管互补通断时要保留“死区”间隔，开关器件导通时有压降，因此，输出电压达不到0.612E,而只能达到：K为“死区”间隔引起的压降系数为开关频率本例中：m为同一电流通路中的开关器件数，本例中为2。若取“死区”间隔为则：

开关器件饱和压降根据器件参数，通过查手册得到，一般为2~5V。本例取为3V。因此，E要按有可能出现的最低电压取值若取考虑整流滤波电路的压降后，实际取为：450（V）则三相逆变电路输出线电压为：实际取为：AC250（V）9、逆变电路和输出电路之间的电压匹配UmL1CL’RUoIO根据7、中算出的输出电路输入端最高电压和8、中算出的逆变电路输出线电压可知：为使逆变电路和输出电路之间的电压匹配，需在两者之间加入电源变压器，用PWM方式降低逆变电路输出电压的方式是不妥的，这会严重降低开关器件及输入电压利用率。N:1IL1UiLCL’RUoIO设变压器变比为N:1，画出原副方各参数的矢量图。

以付方输出电压UO为基准矢量，变压器原方电压Um=NUO,付方电流IO如图示（滞后），原方电流IL1=IO/N。根据：根据矢量图可得：

以上为理想变压器，由于实际变压器有内阻，需要激磁等原因，变比N和原方电流应略作调整。如：折算后的L1CL’RUoIL1L1CL’RUoIL1L1根据电路接法不同，参数有所不同。一般常用右图接法，流过L1的电流为左图的倍。依据储能不变原则右图接法时L1为：10、根据开关器件中流过的电流选开关器件开关器件中流过的电流为：开关器件中电流有效值：开关器件中电流峰值：开关器件电流可选为使用电流峰值的1.5~2倍在连续情况下选2倍，则：在过载情况下选1.5倍，则：

根据实际情况，器件可选300安或400安的管子。选300安的管子经济性较好。选400安的管子可靠性较高。

特别注意有些情况下当和相差较大时，例如技术要求中过载倍数较大，此时无论如何器件电流也要大于。11、主开关器件耐压

主开关器件的耐压，要根据所有工况下的最高电压考虑。主开关器件承受最高电压时刻一般出现在输入电压最高，输出负载最轻的情况下。本例设输入电压为AC380V±10%，则最高输入电压可达AC418V，经整流滤波后，可能出现的最高直流电压为：

在没有其他因素的情况下，开关器件耐压要选为实际工作电压的2倍。实际可选：1200V耐压的开关器件。12、变压器计算

变压器除电气参数计算外，在实际加工制造前还需进行各种机械结构参数的计算，为制造提供依据。变压器的计算，主要是算出变压器的额定功率、初级线圈电流、铁心的截面积、各线圈的匝数、线圈所用导线的直径和核算铁心窗口面积等几方面。

变压器原理如右图，计算步骤如下：计算变压器的额定功率：由图可知，变压器输出功率为输入功率为初级线圈电流（A）次级各线圈电流（A）初级线圈电压（V）次级各线圈电压（V）因为未知，那末可按下式求得近似值；

式中变压器的效率

变压器的效率与变压器功率有关，可参考下表：功率（伏安）效率（%）30~50100~20050~10070~8080~8585~9090~95变压器效率与功率关系的经验数据变压器的额定功率为：计算初级电流（）：

式中K是变压器空载电流大小决定的经验系数，容量越小的变压器，K越大。一般选1.1~1.2计算变压器铁心净截面积（SC)急促截面积SC’

计算变压器铁心截面积的目的是要确定采用什么规格的硅钢片，叠厚多少。铁心截面积SC和变压器功率有关，一般可按下列公式求得：

式中系数K，根据硅钢片质量而定，质量越好，K值越小。一般选在1.0~1.5之间。

由于硅钢片之间的绝缘和空隙，实际铁心截面积略大于计算值，应为：

式中KC是硅钢片的叠片系数，它与硅钢片厚度有关。一般0.35mm厚热轧硅钢片的KC=0.89；冷轧硅钢带的KC=0.92。根据算出的SC’求硅钢片中间舌宽a。变压器舌宽是有国家标准的，可查手册得到。铁心叠厚b的计算

铁心厚度b与舌宽a之比，应在1~2之间，否则应重新选取铁心截面积SC’。计算各线圈的匝数确定每伏匝数（No）f~电源频率

Bm~铁心磁通密度，单位高斯。一般冷轧晶粒取向硅钢带，取12000~14000；热轧硅钢片取10000~12000；

算出NO后，根据每组线圈的工作电压就可用下式求出每组线圈的匝数：初级次级

式中，1.05~1.1是因为线圈导线的铜阻产生电压降而增加匝数的系数。计算各线圈导线直径导线直径可用下列公式计算：导线电流式中S导线截面积（平方毫米）

d导线直径（毫米）

j电流密度（安/平方毫米）j可取2~3（安/平方毫米）为了安全（减少发热）可取小一些，为了经济可取大一些。如取时如取时

根据计算出的直径d，查表选出标称直径接近而稍大的标准漆包线。初级次级校核铁心窗口面积

变压器线圈绕在框架上，每层线圈之间一般均有绝缘层。线圈厚度、绝缘层厚度和框架厚度的总和应小于选用铁心窗口宽度，否则，应重新计算或重选铁心才行。

铁心选定后，窗口高度h可查表得到，其框架长度亦等于h。线圈在框架两端共留10%不绕线。因此，框架的有效长度为：

计算各线圈每层可绕匝数Nn

式中KP~排绕稀疏。按线径粗细，一般选在1.05~1.15之间，圈数多取大一些。d’n~导线连同绝缘层的有效直径。

每组线圈需绕的层数，可用下式求出：

式中N~各线圈匝数

Nn~各线圈每层可绕匝数初级线圈的总厚度应为：

式中a~层间绝缘厚度。导线直径0.2mm以下的，采用一层厚度为0.02~0.04mm的绝缘纸;在0.2mm以上的，采用0.05~0.08mm厚的绝缘纸；再粗的导线，可采用相应更厚的绝缘纸。r1~线圈间绝缘厚度。是初、次级线圈之间的绝缘层。当电压在500伏以下时，可用2~3层电缆纸。若再加上二层聚酯薄莫，防潮效果更好一些。

同样算出次级线圈的厚度：H2、H3、•••••••••••线圈层数导线外径绝缘层厚度

次级绕组间绝缘层厚度•••••••••••••••••••••••••••所有线圈的总厚度为：式中H0~线圈框架的厚度（mm）1.1~1.2叠绕系数。

如果H<C（窗宽）时，即可进行线圈的绕制。否则要再选铁心，重新计算。abchbahc壳式铁心心式铁心例：试计算一台低压照明用变压器，其输入电压U1=220V,输出电压U2=36V,功率为250VA。求其各项数据。解：已知U1=220V，U2=36V，P2=250VA计算变压器额定功率P查表，该变压器效率输入功率P1为次级电流额定功率P为计算初级电流I1，取K=1.1，则计算铁心净截面积SC及粗截面积S’C选用热轧硅钢片，KC=0.89，K取1.25，由表查出铁心舌宽，a=40mm,此值在1~2之间，可用。计算各线圈匝数

f=50HZ，取Bm=11000高斯，每伏匝数初级匝数实取451匝次级匝数实取78匝计算导线直径取电流密度查表，以上两种漆包线最大外径为校核铁心窗口面积铁心窗口的有效高度h由表查得为72mm，因此，初级线圈每层匝数为初级线圈需绕层数次级线圈每层匝数为次级线圈需绕层数

骨架用1毫米厚的绝缘板制作，外包两层0.05毫米厚的绝缘纸及两层0.05毫米厚的聚酯薄膜，即H0为1.2毫米。

线圈之间绝缘取0.12毫米厚的绝缘纸和0.05毫米厚的聚酯薄膜各两层，即初级线圈总厚度次级线圈总厚度线圈总厚度

由表查得GE40铁心窗口宽度C=26mm，H<C，故计算结果可用。13、单相C型变压器计算C型变压器是采用晶粒取向冷轧硅钢带卷绕而成的一种变压器。具有材料利用率高、电磁性能好、工装简单、体积小、重量轻和效率高等优点。C型变压器的结构有心式（CD型）和壳式（ED型）C型铁心变压器设计方法如下：计算变压器功率根据P2值选择铁心（初选）从表中可查出各有关参数计算初级功率计算初、次级匝数从表中查出初、次级每伏匝数

N1=U1×初级每伏匝数

N2=U2×初级每伏匝数计算空载和初级电流从表中可查出220V时的：

IC

铜铁损，有功

Iφ

激磁电流

IO

空载电流初级电流计算次级有功电流折算到初级次级无功电流折算到初级负载时初级有功电流负载时初级无功电流额定负载时初级电流计算初、次级线圈导线截面积，选择线径

从表中可查出初、次级的电流密度，功率较小的变压器的j和j2会不一样，功率较大的变压器j=j2。导线截面积根据S可算出导线直径d或边长a×b（矩形线）15、本设计输出滤波电抗器

根据第9、10节设计如图所示三相逆变器输出电路中，L的电感量约为185.333微亨L1CL’RUoIL1一、根据式其中：注意：400HZ时，KS、j、B比50HZ时下降。

查表可选：400HZCD32×64×130的铁心。它的SQ为：导线截面积计算：查表选矩形截面玻璃丝包绝缘导线。匝数计算：查表可得这种铁心的每伏匝数为，0.43

根据实际情况，可选N=（22~24）匝，在两个心柱上各绕11~12匝，装配时，通过调整铁心气隙，得到所需的电感量。16、空心电抗器的计算

有些场合要求的电感量很小，或是要求较好的线性，这时可用空心电抗器。空心电抗器的电感量与线圈的几何形状及线圈匝数有关，可以根据通过电流的大小选择一定的导线截面积，然后假设几个尺寸大小（如图）及线圈匝数进行试算，重复修改几次，就可得到所需要的电感。多层线圈的计算公式如下：Dd式中D~线圈的平均直径（cm）~线圈的平均高度（cm）d~线圈的厚度（cm）N~线圈匝数例：已知线圈N=500匝，D=16(cm)，d=3(cm)，=10(cm)则电感为

这个公式是近似的，计算结果与实际会有误差，但对初步估算有用，实际应用时可通过实测校验。17、主开关器件的保护

电力电子装置主开关器件的保护主要在两个方面：①器件控制极保护；②器件主开关极的保护；①器件控制极保护当今电力电子装置中用的主开关器件以电压型开关器件占主导地位（控制特性好，驱动功率小），但存在的问题是：控制极比电流型开关器件容易损坏，在设计安装不合理时更是如此。IGBT、MOSFET都是最常用的电压控制型开关器件。它们共同的特点是：控制极（栅极回路）都可以等效为一个电容器。栅极回路的击穿电压BVGS均为±20V，一般使用中不超过±15V，实用的典型栅极电路如图所示：RgRgsW1W2VgsRg是栅极驱动限流电阻，Rg越小栅极获得的驱动电流越大，开关器件的开关速度越快。

太小的Rg会造成驱动电路负荷过重，例如，驱动电路输出电流峰值Ip=2(A)，输出电压VO=15(V)时，Rg小于7.5欧姆就可能造成驱动电路过载。

过快的开关速度对开关器件也不绝对有利，特别是关断时，过快的速度会造成过大的dv/dt，对器件的可靠关断不利。Rg太大会造成开关器件的开关过渡过程变长（功耗增加）同样不利。Rg具体大小可参考器件资料，一般电流容量越大的器件（Cgs大）Rg越小，电流容量越小的器件（Cgs小）Rg越大。在实际电路中，可通过实验在典型值附近调整。Rg1RgsW1W2VgsRg2

在要求开通和关断时间常数不一样的应用场合，可用右图所示电路，由Rg1决定开通时间，Rg2决定关断时间。Rgs的大小与开关器件的反压耐受力有关。Rgs越小，开关器件关断时能承受的反压越高，但对驱动电路不利。因为电压型开关器件驱动电路一般都按脉冲工况设计，Rgs过小时驱动电路实际上变成了连续工况。Rgs一般可选在10K左右。W1和W2为驱动电压限幅二极管，一般选16~18V的稳压二极管，反串后具有±17~19V的双向限幅特性，可防止驱动电压超过±20V。

以上元件在实际电路中应尽量靠近开关器件栅极布置，以便减少引线电感带来的不利。器件主开关极的保护

主开关极的保护电路至关重要。最典型的电路原理如右图所示。LRDCL和C是防止器件过高的di/dt和dv/dt的两个关键元件（原理略）。

该电路缺点是，功耗大，R在开关管导通时要消耗C中所有的能量。

原理上，当开关器件开通时，C上的电压必须通过R放光，才能保证器件关断时C对dv/dt的限制，这样RC时间常数便导致器件最小开通时间设计困难。例如：当C=0.1微法，UC=500伏，f=10KHZ时，R功耗便达到125瓦，三相电路有六个开关器件，仅这一项便要耗费750瓦。

开关管开通时，流过的电流是负载电流及R中电流的和，当R较小时，开关器件有可能承受过大的电流。一种较为理想的缓冲电路如图所示：LRC1C2+ED1D2

其中L、R、C1、C2、D1、D2（仅标注一相）等元件为缓冲电路元件。T1T2AIZ-EZ

设某段时间内，负载电流如图中IZ所示，大小不变。当T1开通时，IZ（红色）经电源正，L，T1流向负载Z；

当T1关断后，IZ（黄色）经电源正，L，D1，C1流向负载。UC1逐渐升高，T1的dv/dt受到限制。A点电位逐渐下降，直至UA等于电源负，T2续流二级管导通。此时UC1=E，IC1变为零，IZ（紫色）全部流过T2续流二级管。在此期间，T2可能处在开通状态，但电流仍流过T2的续流二极管。LRC1C2+ED1D2T1T2AIZ-EZIZLRC1C2+ED1D2T1T2AIZ-EZ

当T1再次导通时，T2续流二极管没有关断前，T1和T2的续流二极管处在直通状态，此时，T1中的di/dt受到L的限制，以di/dt=E/L的恒定变化率增长。

当T2的续流二极管逐渐关断后，IZ已逐渐转移到了T1，此时UA电压逐渐升高，其上升速率受到C1向C2放电过程的限制，直到C1向C2放电完毕，UA才又等于E。

在此期间，放电电流IC（蓝色），由L、C1谐振参数决定。ICC1向C2放电，必然使UC2上升，而当UC2>E时，C2则经过R向电源E馈送能量，因此该电路具有较高的效率。

该电路的特点：一个电容C1在充电和放电过程中限制了两个开关管T1、T2的dv/dt，没有最小开通时间限制，可回馈缓冲能量。元件计算：主开关器件每微秒电流上升率ΔI:如果E=500V，L=10μ

H，Δt=1μS则主开关器件每微秒电压上升率：如果I=100A，C1=0.1μ

f，Δt=1μS则C2一般取：C2=（15~20）C1R在几十欧姆以下，时间常数RC2应与UC2脉动周期时间相当。本例中，UC2脉动周期为：实选：5~10欧姆即可。

逆变电路输入端需要直流电源，一般情况下，该直流电源都由工频电源经整流滤波后得到。18、输入滤波电路

整流电路输出的是脉动直流电压，即便是三项整流电路，输出电压波形如图所示，其电压波动仍然很大，对逆变电路不利，影响输出电压波形和稳定性。

另外，整流电路只允许单向导电，无法提供反向电流通路，作为电压型逆变电路来说是不允许的，基于以上原因，DC滤波电路成为必不可少的环节。1.35UL1.414UL1.225ULDC滤波电路由L、C元件组成，如图所示：CLUiUO

他是一个具有低通特性的二阶电路。19、直流电抗的设计DC滤波电路中的L和交流电抗有所不同，在该L中要通过很大的直流电流和一定的交变电流。处在直流工作状态下的有芯电感受直流磁化的影响，极易发生偏磁饱和，为保持电感的线性度，这类电感在制作时磁路上要保留较大的气隙。设计步骤：计算，Id

为L中的直流电流。经查表求出所需铁心的重量。根据重量查表找到合适的铁心。再根据求出匝数

可以看出，铁心线圈的电感量L与匝数N的平方成正比，与铁心净截面积SC成正比，与等效磁路长度成反比。等效磁路长度不仅与有关，还与铁心相对导磁率有关。例如：常用的电工硅钢片的相对导磁率此时：玻莫合金的相对导磁率

当铁心B值接近饱和值时，急剧减小，电感量L也随之减小。

应用中如要求L为恒定值时，B值不要太大，当铁心中实际B值比其饱和B值小10%~20%时，可近似认为：此时：校核窗口面积。

在实际绕制中，也可以比计算出的N多绕10%~20%，以便通过改变气隙的大小调整电感量。求导线截面积，选线。注意：按此设计绕制的电感值比实际值要小一些，在上述计算中只考虑了主磁通的作用。本设计DC电抗器电感值为：0.8435mH查表铁心重量约为14公斤查表选CD40×80×200铁心(14.7Kg)SC=29.5平方厘米实选36匝导线选择和窗口校核：略直流电抗的测试：测试电路图DCIACIACVVS~ERL’LC调整R使直流电流达要求值；调整交流信号源的频率和电压，使交流电流和直流电流比例合适；测出L上的交流电压；用伏安法算出阻抗和电感。一、基本要求：1、输出电压：AC三相四线正弦波2、输入电压：AC三相380V±10%3、输入电压频率：50±5HZ4、负载功率因数：COSφ=0.7~1.0滞后（60HZ）

COSφ=0.8~1.0滞后（500HZ）5、负载短时过载倍数：150%二、设计者选题电力电子装置设计题输出功率KVA输出频率60HZ输出频率500HZ输出电压115/200V输出电压230/400V输出电压115/200V输出电压230/400V1358101520305020、控制电路设计注意事项主电路保护的设置这里所讲的保护，主要是针对电源变换装置里的器件，需要保护的状态包括：过电压、过电流、过热等。

电力电子装置里的许多元件，特别是半导体器件，对电压电流非常敏感，正确地设置保护电路，对电源变换装置的安全运行至关重要。过电流：过电流是最容易出现的故障，可分为两类，一类是由电源变换装置的供电对象-----负载引起的，负载过重甚至发生短路，必然导致装置内的器件发生过流。第二类过流故障发生在装置电路内部，当器件参数变化，损坏，温度变化，电路整定参数发生变化时均可能发生。

从电路结构看，负载接于输出滤波电路之后，当负载过重或短路发生时，首先是滤波电容的电流快速上升，滤波电感的电流上升的较慢（决定于滤波电路的输入电压、滤波电感的电感量和负载）。

逆变电路UiLCL’RUoILIOIC

如果过流状态维持时间过长，增长到了较大数值，则会使主电路开关器件受到损坏。IL

为了防止这种过流导致故障发生，必须尽快检测出电流的变化，并通过保护电路制止过流继续发展，因此过流检测装置应该设置在滤波电容之后的电流通路上（AB之间）。AB负载电流检测装置

对于交流电流，过流检测装置可使用电流互感器或霍尔电流检测器件，它们的检测速度较快，线性好，霍尔电流检测器件较贵，电流互感器较经济。

电流互感器如图所示：在环形导磁铁心上穿绕N匝（黄色），被检电流导线穿过铁心（红色），则：URIOUR可作为输出电流信号，向保护电路提供。

对于直流电流，过流检测装置可使用电流分流器或霍尔电流检测器件。分流器原理和电阻相同，当直流电流通过分流器时，在其两端产生压降，可用该电压向保护电路提供电流信号。用分流器检测电流时，如不采取特殊措施，主电路和保护电路将共地。霍尔器件则不会。

保护电路的控制结果，根据需要可设计为限流型或截止型。不允许电源变换装置断电时，须按限流型设计，电路原理较为复杂。截止型保护电路原理较为简单。

第二类过电流保护的设置较为复杂，不同的电路有各种保护方案。就本例而言，电路内部的过电流，均可反映到逆变电路输入端的直流母线上，为了简化电路，可在输入端设置过流检测装置。电路如图所示：输入整流滤波电路逆变电路输出电路直流电流检测装置CD

过流检测装置应该设置在滤波电路之后的电流通路上（CD之间）。

逆变电路直流端输入的是脉动直流，考虑到隔离要求，电流检测装置一般都使用霍尔器件