一种共模电压抑制系统的制作方法

本发明涉及交直流供用电技术领域，具体涉及一种共模电压抑制系统。

背景技术：

交直流供电系统是未来即将兴起的交直流配电网的核心部分，担负着电能变换(包括电压等级变换，频率变换、交直流供电方式变换等)和电能供给的重要角色，其核心技术是电力电子装备技术。在实际应用设计时，为了提高装备的功率密度、降低装备的制造成本或者鉴于其他设计因素考虑，通常装备的低压交流侧多采用大功率三相三线制非隔离型逆变器给低压交流负荷供电、设备的低压直流侧多采用大功率非隔离型直流/直流(dc/dc)变换器给低压直流负荷供电。

然而，在多数场合低压交流负荷需要的供电接线方式多为三相四线(或三相五线)制，并且低压直流负荷的接地方式多为it(i＝电源端不接地或经高阻抗接地；t＝电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点)接地形式。在此情况下如果不对交直流供电系统的接线方式进行处理，将导致无法给低压三相四相(或三相五线)制交流负荷供电，另外，如果不对低压交直流母线上因变流器装置使用pwm(脉冲宽度调制)技术产生的共模电压进行处理，则过高的共模电压将损坏低压交直流负荷。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在现有系统不能进行三相四线或三相五线制供电，且交直流侧存在共模干扰的问题，本发明提供了一种共模电压抑制系统。

本发明提供的技术方案是：

一种共模电压抑制系统，所述系统，包括：

电力电子变压器、低压直流母线、低压逆变器dc/ac装置和非隔离型dc/dc装置；

所述电力电子变压器的输入端与中高压电网连接，输出端与所述低压直流母线连接；

所述低压逆变器dc/ac装置的输入端与所述低压直流母线连接，输出端与低压交流负载连接；

所述非隔离型dc/dc装置输入端并联到所述低压直流母线，输出端分别与低压直流负载连接；

所述低压逆变器dc/ac装置的输出侧与所述非隔离型dc/dc装置的输入侧连接，构建共模电压的低阻抗回路。

优选的，所述逆变器dc/ac装置，包括：

直流侧直流支撑电容、功率半导体开关和交流侧lc滤波器；

所述直流侧直流支撑电容和所述功率半导体开关依次并接在所述低压直流母线上；

所述交流侧lc滤波器连接于所述功率半导体开关和低压交流负载之间；

所述交流侧lc滤波器还与所述非隔离型dc/dc装置的输入侧连接，构建共模电压的低阻抗回路。

优选的，所述交流侧lc滤波器，包括：

三个滤波电抗、三个滤波电容和回路电容；

所述滤波电抗与所述半导体开关连接；

所述滤波电容星型连接后，与所述滤波电抗并接；

所述滤波电容星型连接的中性点与所述非隔离型dc/dc装置的输入端通过所述回路电容连接。

优选的，所述非隔离型dc/dc装置，包括：

输入侧直流支撑电容、功率半导体开关器件和输出侧lc滤波器；

所述功率半导体开关器件并接在所述输入侧直流支撑电容上；

所述输出侧lc滤波器的输入端与所述功率半导体开关器件连接，输出端与所述低压直流负载连接。

优选的，所述系统，还包括：

共模电抗、对交流侧共模电容和对地共模电容；

所述共模电抗的输入端并接在所述低压直流母线上，输出端依次并接所述对交流侧共模电容和所述对地共模电容；

所述对交流侧共模电容通过所述回路电容与所述中性点连接，构建共模电压的低阻抗回路；

所述对地共模电容接地。

优选的，所述对交流侧共模电容，包括：

第一共模电容和第二共模电容；

所述第一共模电容和第二共模电容串接后，整体并接于共模电抗的输出端；

所述对交流侧共模电容的中点与所述中性点连接，构建共模电压的低阻抗回路。

优选的，所述对地共模电容，包括：

第一对地共模电容和第二对地共模电容；

所述第一对地共模电容和第二对地共模电容串接后，整体与所述对交流侧共模电容并联；

所述第一对地共模电容和第二对地共模电容的连接中点接地。

优选的，所述系统，还包括：

z型接地变压器、接地变耦合电压滤波电容、交流开关、低压交流电源和零线；

所述z型接地变压器、接地变耦合电压滤波电容和交流开关并接在所述三相三线输出端上；

所述交流开关与所述低压交流电源连接；

所述z型接地变压器、接地变耦合电压滤波电容和低压交流电源共同与所述零线连接；

所述零线与所述低压交流负载连接，构成三相四线制电路；

所述零线还可接地，构成三相五线制电路。

优选的，所述接地变耦合电压滤波电容，包括：

三个电容；

所述电容星型连接后，与所述交流侧lc滤波器的输出端并接；

所述电容星型连接的中性点与所述零线连接。

优选的，所述电力电子变压器装置，包括：

高压交流电抗器、高压直流电抗器、高压交流单元、高压直流单元、高频变压器隔离单元和低压直流单元；

所述高压交流电抗器一端与高压交流电源连接，另一端与高压交流单元连接；

所述高压直流电抗器一端与高压直流电源连接，另一端与高压直流单元连接；

所述高压交流单元和高压直流电源通过所述高频变压器隔离单元与所述低压直流单元连接；

所述低压直流单元并接在所述低压直流母线上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的技术方案，包括：电力电子变压器、低压直流母线、低压逆变器dc/ac装置和非隔离型dc/dc装置；所述电力电子变压器的输入端与中高压电网连接，输出端与所述低压直流母线连接；所述低压逆变器dc/ac装置的输入端与所述低压直流母线连接，输出端与低压交流负载连接；所述非隔离型dc/dc装置输入端并联到所述低压直流母线，输出端分别与低压直流负载连接；所述低压逆变器dc/ac装置的输出侧与所述非隔离型dc/dc装置的输入侧连接，构建共模电压的低阻抗回路。本方案中通过在低压逆变器dc/ac装置的输出侧与所述非隔离型dc/dc装置的输入侧，构建共模电压的低阻抗回路，可将直流侧对交流侧共模电压进行有效抑制，解决了非隔离型交直流供电电路共模电压过大而干扰供电过程的问题。

本方案中，通过低压逆变器dc/ac装置构建三相四线或三相五线制的供电方式，向低压交流负载供电；本方案中的非隔离型dc/dc装置可构建三相四线或三相五线制的供电方式，向低压直流负载供电，解决了低压交流负荷的供电需求。

附图说明

图1为本发明的共模电压抑制系统示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例1：

本实施例提供了一种共模电压抑制系统，共模电压抑制系统示意图，如图1所示，通常由电力电子变压器装置、逆变器dc/ac装置及dc/dc装置等组成。

图中电力电子变压器装置通常由高压交流单元、高压直流单元、高频变压器隔离单元、低压直流单元、高压交流电抗器lac、高压直流平波电抗器ldc等组成；电力电子变压器通过电抗器lac、交流开关qf1与高压交流电源连接，并且通过平波电抗器ldc、直流开关qs1与高压直流电源连接；低压直流单元与低压直流母线相连。电力电子变压器在此负责电压等级的变换以及电压交直流形式的变换，并且高压交流、高压直流及低压直流之间的能量潮流可以相互流动。

图中低压逆变器dc/ac装置通常由直流支撑电容、功率半导体开关器件组及lc型滤波器组成(此处的低压逆变器dc/ac为三相三线制)，负责低压供电交直流形式的变换，电能能量可在交流和直流侧之间相互流动。低压逆变器dc/ac装置交流侧通过z型接地变压器构建零线n，零线n与低压逆变器dc/ac输出的三相火线a、b、c构成三相四线制供电方式，如果零线n再与地线相连则构成三相五线制供电方式；低压逆变器dc/ac装置也可通过交流开关qf2与低压交流电源相连进行并联运行。

非隔离型dc/dc装置通常由输入侧的直流支撑电容、功率半导体开关器件组合体及输出侧lc型滤波器组成，负责低压直流供电电压等级变换，其电能能量可以单相或者双向流动。

本发明首先在低压逆变器dc/ac装置交流输出侧加装一组z型接地变压器(此变压器输入端与三相低压交流母线a、b、c相连，输出端与零线n以及大地相连)及一组变压器耦合电压滤波电容器cf(三相电容分别并联在z型接地变压器的输入输出端，用于滤除z型接地变输入输出耦合漏感引起的感应电压)，并且在lc型滤波器的三相电容中线点o处加装一个电容c，电容c一端与中性点o相连；另外在每个非隔离型dc/dc装置输入侧的低压直流母线上加装一组共模电感ln、一组对交流侧的共模电容cn1、cn2以及一组对地的共模电容cn3、cn4；其中电容c的另一端与每个隔离型dc/dc装置输入侧低压直流母线上加装的电容cn1、cn2形成的中性点on相连；此外每个隔离型dc/dc装置输入侧低压直流母线上加装的对地共模电容cn3、cn4形成的中性点直接与大地接地点相连。

由此构成的连接关系首先满足了低压交流负荷的接入方式(三相四线或三相五线制)要求，并且为交直流供电系统提供了一个接地基准电位n，另外此连接方式可为直流侧对交流侧的共模电压引起的共模电流建立低阻抗流通回路，因在此回路中额外增加了共模电抗器ln，所以可将直流侧对交流侧的大部分共模电压降落在此共模电抗器及交流侧lc滤波器电抗上，从而保证了非隔离型dc/dc装置输入及输出母线对交流侧共模电压的抑制作用；除此之外，在每个非隔离型dc/dc装置输入侧的低压直流母线上加装的对地共模电容cn3、cn4与z型接地变压器也构成了一个低阻抗回路，此回路可将低压直流母线对地的大部分共模电压降落在共模电抗器ln及交流侧lc滤波器电抗上，进一步保证了非隔离型dc/dc装置输入及输出侧对地共模电压的抑制作用。

实施例二：

本实施例提供了一种共模电压抑制系统，所述系统，包括：

电力电子变压器、低压直流母线、低压逆变器dc/ac装置和非隔离型dc/dc装置；

所述电力电子变压器的输入端与中高压电网连接，输出端与所述低压直流母线连接；

所述低压逆变器dc/ac装置的输入端与所述低压直流母线连接，输出端与低压交流负载连接；

所述非隔离型dc/dc装置输入端并联到所述低压直流母线，输出端分别与低压直流负载连接；

所述低压逆变器dc/ac装置的输出侧与所述非隔离型dc/dc装置的输入侧连接，构建共模电压的低阻抗回路；

所述中高压电网为直流中高压电网或交流中高压电网。

所述逆变器dc/ac装置，包括：

直流侧直流支撑电容、功率半导体开关和交流侧lc滤波器；

所述直流侧直流支撑电容和所述功率半导体开关依次并接在所述低压直流母线上；

所述交流侧lc滤波器连接于所述功率半导体开关和低压交流负载之间；

所述交流侧lc滤波器还与所述非隔离型dc/dc装置的输入侧连接，构建共模电压的低阻抗回路。

所述交流侧lc滤波器，包括：

三个滤波电抗、三个滤波电容和回路电容；

所述滤波电抗与所述半导体开关连接；

所述滤波电容星型连接后，与所述滤波电抗并接；

所述滤波电容星型连接的中性点与所述非隔离型dc/dc装置的输入端通过所述回路电容连接。

所述非隔离型dc/dc装置，包括：

输入侧直流支撑电容、功率半导体开关器件和输出侧lc滤波器；

所述功率半导体开关器件并接在所述输入侧直流支撑电容上；

所述输出侧lc滤波器的输入端与所述功率半导体开关器件连接，输出端与所述低压直流负载连接。

所述系统，还包括：

共模电抗、对交流侧共模电容和对地共模电容；

所述共模电抗的输入端并接在所述低压直流母线上，输出端依次并接所述对交流侧共模电容和所述对地共模电容；

所述对交流侧共模电容通过所述回路电容与所述中性点连接，构建共模电压的低阻抗回路；

所述对地共模电容接地。

所述对交流侧共模电容，包括：

第一共模电容和第二共模电容；

所述第一共模电容和第二共模电容串接后，整体并接于共模电抗的输出端；

所述对交流侧共模电容的中点与所述中性点连接，构建共模电压的低阻抗回路。

所述对地共模电容，包括：

第一对地共模电容和第二对地共模电容；

所述第一对地共模电容和第二对地共模电容串接后，整体与所述对交流侧共模电容并联；

所述第一对地共模电容和第二对地共模电容的连接中点接地。

所述系统，还包括：

z型接地变压器、接地变耦合电压滤波电容、交流开关、低压交流电源和零线；

所述z型接地变压器、接地变耦合电压滤波电容和交流开关并接在所述三相三线输出端上；

所述交流开关与所述低压交流电源连接；

所述z型接地变压器、接地变耦合电压滤波电容和低压交流电源共同与所述零线连接；

所述零线与所述低压交流负载连接，构成三相四线制电路；

所述零线还可接地，构成三相五线制电路。

所述接地变耦合电压滤波电容，包括：

三个电容；

所述电容星型连接后，与所述交流侧lc滤波器的输出端并接；

所述电容星型连接的中性点与所述零线连接。

所述电力电子变压器装置，包括：

高压交流电抗器、高压直流电抗器、高压交流单元、高压直流单元、高频变压器隔离单元和低压直流单元；

所述高压交流电抗器一端与高压交流电源连接，另一端与高压交流单元连接；

所述高压直流电抗器一端与高压直流电源连接，另一端与高压直流单元连接；

所述高压交流单元和高压直流电源通过所述高频变压器隔离单元与所述低压直流单元连接；

所述低压直流单元并接在所述低压直流母线上。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。