大功率变换系统的制作方法

本发明涉及一种大功率变换系统，具体地说，涉及一种包含电抗器铁芯接大功率电源某固定电位结构的大功率变换系统。

背景技术：

随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率电源不断地成熟起来。高压大功率电源中需要用到输入电抗器，输出电抗器等。对于高压大功率电源，由于电压等级较高，按现有的电抗器铁芯接地的方式，电抗器的体积较大，成本较高，这对于要求高效率、高功率密度、高可靠性和低成本的大功率电源来说是一个挑战。

参见图1，图1为现有技术大功率变换系统的电抗器的铁芯接地结构示意图。现有的高压大功率电源中的电抗器的铁芯l一般必须有一点可靠接地，其接地方式如图1所示。若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能。电抗器铁芯采用一点可靠接地，则电抗器绕组到铁芯的安规要求按基本绝缘处理。同时现有的电路拓扑中，电网侧差模电抗器对地电压较高，基本绝缘对应的电气间隙和爬电距离相比功能绝缘要更严苛，导致电抗器的体积较大，成本较高。

因此，急需开发一种能克服上述缺陷的电抗器的铁芯连接结构。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种大功率变换系统，其包括开关电路以及至少一个电抗器，所述至少一个电抗器与所述开关电路电性连接，其中，所述至少一个电抗器的铁芯电性连接于所述大功率变换系统的电位点。

上述的大功率变换系统，其中，还包含母线电容组，电性连接于所述开关电路，其中所述母线电容组包括正直流母线端和负直流母线端，所述正直流母线端为第一电位点，所述负直流母线端为第二电位点，所述电抗器的铁芯电性连接于所述第一电位点或者所述第二电位点。

上述的大功率变换系统，其中，所述母线电容组还包括中性端，所述中性端为第三电位点，所述电抗器的铁芯电性连接于所述第一电位点、所述第二电位点和所述第三电位点的其中之一者。

上述的大功率变换系统，其中，所述大功率变换系统为静态无功补偿系统，所述电抗器的一端电性连接电网，且所述电抗器的另一端电性连接所述开关电路。

上述的大功率变换系统，其中，所述电抗器包括第一电抗器，第二电抗器和第三电抗器；

所述开关电路包括：

整流开关电路，所述整流开关电路的一端通过所述第一电抗器电性连接于电网，所述整流开关电路的另一端电性连接于所述母线电容组；

逆变开关电路，所述逆变开关电路的一端电性连接于所述母线电容组，所述逆变开关电路的另一端通过串联的所述第二电抗器与所述第三电抗器电性连接于电机；

其中，所述第一电抗器、所述第二电抗器和所述第三电抗器的铁芯其中至少一者电性连接于所述第一电位点、所述第二电位点和所述第三电位点的其中之一者。

上述的大功率变换系统，其中，还包括具有第一端和第二端的第一阻容滤波网络，其中，所述第一端电性连接于所述第三电抗器和所述电机，所述第一阻容滤波网络的所述第二端为第四电位点。

上述的大功率变换系统，其中，所述第一电抗器、所述第二电抗器和所述第三电抗器的铁芯其中至少一者电性连接于第四电位点。

上述的大功率变换系统，其中，还包括具有第一端和第二端的第二阻容滤波网络，其中，所述第一端电性连接于所述第一电抗器和所述电网，所述第二端电性连接于所述第一阻容滤波网络的所述第二端。

上述的大功率变换系统，其中，所述第一阻容滤波网络的所述第二端和所述第二阻容网络的所述第二端通过第一电容接地。

上述的大功率变换系统，其中，所述电机通过第二电容接地。

上述的大功率变换系统，其中，还包括具有第一端和第二端的第二阻容滤波网络，所述第一端电性连接于所述第一电抗器和所述电网，所述第二阻容滤波网络的所述第二端为第五电位点。

上述的大功率变换系统，其中，所述第一电抗器、所述第二电抗器和所述第三电抗器的铁芯其中至少一者电性连接于所述第五电位点。

上述的大功率变换系统，其中，所述第一电抗器和所述第二电抗器的铁芯电性连接于所述第一电位点所述第二电位点及所述第三电位点的其中之一者；所述第三电抗器的铁芯电性连接于所述第四电位点。

上述的大功率变换系统，其中，所述第一电抗器、所述第二电抗器和所述第三电抗器的铁芯其中至少一者电性连接于所述第一电位点、所述第二电位点、所述第三电位点及所述第四电位点的其中之一者。

上述的大功率变换系统，其中，所述电抗器的铁芯通过阻抗元件电性连接于所述大功率变换系统的电位点。

上述的大功率变换系统，其中，所述阻抗元件为电阻、电感、电容或电阻、电感和电容的串并联电路。

上述的大功率变换系统，其中，所述第一电抗器及所述第二电抗器为差模电抗器，所述第三电抗器为共模电抗器。

上述的大功率变换系统，其中，所述母线电容组包括第一母线电容和第二母线电容，所述第一母线电容和所述第二母线电容串联连接于所述中性端。

本发明的电抗器的铁芯连接结构针对于现有技术其功效在于，通过本发明的电抗器的铁芯连接结构，使得铁芯到绕组可以按功能绝缘处理，从而可以降低铁芯到绕组的绝缘应力，减小电抗器的体积，降低电抗器的成本。

附图说明

图1为现有技术大功率变换系统的电抗器的铁芯接地结构示意图；

图2为本发明第一实施例的大功率变换系统结构示意图；

图3为本发明第二实施例的大功率变换系统结构示意图；

图4为本发明第三实施例的大功率变换系统结构示意图；

图5为本发明第四实施例的大功率变换系统结构示意图；

图6为本发明第五实施例的大功率变换系统示意图；

图7为本发明第六实施例的大功率变换系统结构示意图；

图8为本发明第七实施例的大功率变换系统结构示意图；

图9为本发明第八实施例的大功率变换系统结构示意图；

图10为本发明第九实施例的大功率变换系统结构示意图；

图11为本发明第十实施例的大功率变换系统结构示意图；

图12为本发明第十一实施例的大功率变换系统结构示意图；

图13为本发明第十二实施例的大功率变换系统结构示意图；

图14为本发明第十三实施例的大功率变换系统结构示意图；

图15为本发明第十四实施例的大功率变换系统结构示意图；

图16为本发明第十五实施例的大功率变换系统结构示意图；

图17为本发明第十六实施例的大功率变换系统结构示意图。

其中，附图标记

11：开关电路

111:整流开关电路

112：逆变开关电路

12：电抗器

121：第一电抗器

122：第一电抗器

123：第一电抗器

13：母线电容组

c131：第一母线电容

c132：第一母线电容

bus+：正直流母线端

bus-：负直流母线端

np：中性端

14：第一阻容滤波网络

141：第一端

142：第二端

15：第二阻容滤波网络

151：第一端

152：第二端

16：阻抗元件

m：电机

e：电位点

l：铁芯

具体实施方式

兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本发明实施的限制。

在本发明的具体实施例部分和权利要求书部分，涉及“连接”的描述，其可泛指一元件通过其他元件而间接连接至另一元件，或是一元件无须通过其他元件而直接连接至另一元件。

请参见图2，图2为本发明第一实施例的大功率变换系统结构示意图，如图2所示，本发明的大功率变换系统包含开关电路11及电抗器12；电抗器12与开关电路11电性连接，电抗器12的铁芯l电性连接于大功率变换系统的多个电位点e的其中任意一个电位点e。

请参见图3-5，图3为本发明第二实施例的大功率变换系统结构示意图；图4为本发明第三实施例的大功率变换系统结构示意图；图5为本发明第四实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图3-5所示，本发明的大功率变换系统还包含母线电容组13，母线电容组13电性连接于开关电路11，母线电容组13包含正直流母线端bus+、负直流母线端bus-及中性端np，其中正直流母线端bus+为大功率变换系统的第一电位点，负直流母线端bus-为大功率变换系统的第二电位点，中性端np为大功率变换系统的第三电位点，电抗器12的铁芯l电性连接于第一电位点、第二电位点及第三电位点的其中之一者。图3中电抗器12的铁芯l电性连接于第一电位点；图4中电抗器12的铁芯l电性连接于第二电位点；图5中电抗器12的铁芯l电性连接于第三电位点。在其他实施例中，母线电容组13仅包含正直流母线端bus+和负直流母线端bus-，其中正直流母线端bus+为大功率变换系统的第一电位点，负直流母线端bus-为大功率变换系统的第二电位点，电抗器12的铁芯l电性连接于第一电位点和第二电位点的其中之一者。

请参见图6-8，图6为本发明第五实施例的大功率变换系统结构示意图；图7为本发明第六实施例的大功率变换系统结构示意图；图8为本发明第七实施例的大功率变换系统结构示意图。如图6-8所示，大功率变换系统为静态无功补偿系统，电抗器12的一端电性连接于电网，且电抗器12的另一端电性连接于开关电路11，母线电容组13电性连接于开关电路11，电抗器12的铁芯l电性连接于静态无功补偿系统的第一电位点、第二电位点及第三电位点的其中之一者。图6中电抗器12的铁芯l电性连接于第一电位点；图7中电抗器12的铁芯l电性连接于第二电位点；图8中电抗器12的铁芯l电性连接于第三电位点。在本实施例中，电抗器12为三相电抗器，其三个绕组分别连接电网的u相、v相和w相。

请参见图9，图9为本发明第八实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图9所示，电抗器12包含第一电抗器121，第二电抗器122和第三电抗器123，第一电抗器121及第二电抗器122为差模电抗器，第三电抗器123为共模电抗器；开关电路11包含整流开关电路111与逆变开关电路112；整流开关电路111的一端通过第一电抗器121电性连接于电网，整流开关电路111的另一端电性连接于母线电容组13；逆变开关电路112的一端电性连接于母线电容组13，逆变开关电路112的另一端通过串联的第二电抗器122与第三电抗器123电性连接于电机m，其中第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123均是三相电抗器，第一电抗器121的三相绕组分别连接于电网的u相、v相和w相；第二电抗器122的三相绕组与第三电抗器123的三相绕组相连，且第三电抗器123的三相绕组与电机m的三相绕组连接。母线电容组13包含第一母线电容c131及第二母线电容c132，第一母线电容c131电性连接于第一电位点及第三电位点，第二母线电容c132电性连接于第二电位点及第三电位点；第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l其中至少一者电性连接于第一电位点、第二电位点及第三电位点中的其中之一者。在其他实施例中，母线电容组13包含母线电容，母线电容分别连接在第一电位点和第二电位点之间。

值得注意的是，本实施例示出了第一电抗器121和第二电抗器122的铁芯l均电性连接于第二电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例；如仅第一电抗器121的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点第一电位点或第二电位点或第三电位点；仅第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；还如仅第一电抗器121及第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点或第三电位点；第一电抗器121和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；更包含第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l均电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点。

请参见图10，图10为本发明第九实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图10所示，大功率变换系统还包含第一阻容滤波网络14，第一阻容滤波网络14由多个电阻rf及多个电容cf组成。第一阻容滤波网络14具有第一端141和第二端142，第一端141电性连接于第三电抗器143的三相绕组和电机m的三相绕组，第一阻容滤波网络14的第二端142为大功率变换系统的第四电位点，第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l其中至少一者电性连接于第四电位点。

值得注意的是，本实施例示出了第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l均电性连接于第四电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例；如仅第一电抗器121的铁芯l电性连接于第四电位点；仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第四电位点；仅第三电抗器123的铁芯l电性连接于第四电位点；还如仅第一电抗器121及第二电抗器122的铁芯l电性连接于第四电位点；第一电抗器121和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第四电位点；第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第四电位点。

请参见图11，图11为本发明第十实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图11所示，大功率变换系统不仅包含图10示出的第一阻容滤波网络14，还包含第二阻容滤波网络15，第二阻容滤波网络15由多个电阻rp及多个电容cp组成。第二阻容滤波网络15具有第一端151和第二端152，第一端151电性连接于第一电抗器121的三相绕组和电网的u相、v相和w相，第二端152电性连接于第一阻容滤波网络14的第四电位点，第一阻容滤波网络14的第四电位点和第二阻容网络15的第二端152通过第一电容c1接地，第二阻容滤波网络15的第二端152为大功率变换系统的第五电位点，第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l其中至少一者电性连接于第一电位点、第二电位点及第三电位点的其中之一。

值得注意的是，本实施例示出了第一电抗器121和第二电抗器122的铁芯l均电性连接于第三电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例；如仅第一电抗器121的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；仅第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；还如仅第一电抗器121及第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点；第一电抗器121和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l均电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点。

请参见图12，图12为本发明第十一实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图12所示，图12示出的铁芯连接结构与图11示出的铁芯连接结构的区别在于，包含第二电容c2但不设置第一电容c1，电机m通过第二电容c2接地。其中，第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l其中至少一者电性连接于第一电位点、第二电位点及第三电位点的其中之一。

值得注意的是，本实施例示出了第一电抗器121和第二电抗器122的铁芯l均电性连接于第三电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例；如仅第一电抗器121的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；仅第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；还如仅第一电抗器121及第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点；第一电抗器121和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点；第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l均电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点。

请参见图13，图13为本发明第十二实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图13所示，大功率变换系统包含第一阻容滤波网络14及第二阻容滤波网络15，但第一阻容滤波网络14的第四电位点与第二阻容滤波网络15的第五电位点不电性连接，第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l其中至少一者电性连接于第五电位点。

值得注意的是，本实施例示出了第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l均电性连接于第五电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例；如仅第一电抗器121的铁芯l电性连接于第五电位点；仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第五电位点；仅第三电抗器123的铁芯l电性连接于第五电位点；还如仅第一电抗器121及第二电抗器122的铁芯l电性连接于第五电位点；第一电抗器121和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第五电位点；第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第五电位点。

请参见图14，图14为本发明第十三实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图14所示，第一电抗器121及第二电抗器122铁芯l均电性连接于第三电位点，第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一阻容滤波网络14的第四电位点。

值得注意的是，本实施例示出了第一电抗器121及第二电抗器122铁芯l均电性连接于第三电位点，且第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一阻容滤波网络14的第四电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例：如第一电抗器121和第二电抗器122的铁芯l均电性连接于第一电位点，且第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一阻容滤波网络14的第四电位点；或；第一电抗器121和第二电抗器122的铁芯l均电性连接于第二电位点，且第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一阻容滤波网络14的第四电位点。

请参见图15，图15为本发明第十四实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图15所示，第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点。

值得注意的是，本实施例示出了仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点，但本发明并不以此为限，更包含多个其他实施例：如仅第二电抗器122的铁芯l电性连接于第二电位点或第三电位点或第四电位点；或仅第一电抗器121的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点或第四电位点；或仅第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点或第四电位点；或如仅第一电抗器121及第二电抗器122的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点或第四电位点；或第一电抗器121和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或中性端np或第四电位点；第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点或第四电位点；第一电抗器121、第二电抗器122和第三电抗器123的铁芯l均电性连接于第一电位点或第二电位点或第三电位点或第四电位点。

请参见图16，图16为本发明第十五实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图16所示，图16与图2示出的电抗器的铁芯连接结构的区别在于：电抗器12的铁芯l通过阻抗元件16电性连接于大功率变换系统的多个电位点e的其中任意一个电位点e，阻抗元件16为电阻、电感、电容或电阻、电感和电容的串并联电路

请参见图17，图17为本发明第十六实施例的电抗器的铁芯连接结构示意图。如图17所示，本发明的电抗器的铁芯连接结构不仅用于图6-16中的交流电源电路中，还可应用于图17中的直流电源电路中。电抗器12的一端电性连接于直流电源dc；电抗器12的另一端电性连接于二极管d的阳极和开关管s的源极；二极管d的阴极电性连接于电容c的一端，电容c的一端的另一端电性连接于开关管s的漏极和直流电源dc；电抗器12的铁芯l电性连接于电位点e。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。