功率变换装置的制作方法

本技术涉及电源，尤其涉及一种功率变换装置。

背景技术：

1、在逆变器运行在离网模式下，若逆变器的中线输出端悬空会导致其中线输出端的电压产生波动，进而威胁用户或者检修人员的安全。为了解决这一问题，目前逆变器主要是在离网模式下采用将其中线输出端与参考地端连接的方式，实现逆变器内部接地，以避免其中线输出端电压波动的情况。但是，当上述逆变器的输入端存在共模雷击时，由于逆变器的中线输出端与接地端所在的通路为低阻抗通路，因此雷击能量全部会流经逆变器内部，从逆变器的中线输出端与接地端所在的低阻抗通路泄放，该共模雷击所产生的冲击能量会损坏逆变器中功率变换电路的器件。综上可知，如何在逆变器内部可靠接地的同时，避免共模雷击产生的冲击能量对功率变换电路中器件的损坏尤为重要。

技术实现思路

1、本技术提供了一种功率变换装置，可在功率变换装置内部可靠接地的同时，避免共模雷击电流产生的冲击能量对功率变换电路的器件造成损坏，以实现对功率变换装置的保护。

2、第一方面，本技术提供了一种功率变换装置，该功率变换装置包括直流输入端、正直流母线、负直流母线、正母线电容、负母线电容、逆变电路、保护电路、第一泄放电路、参考地端和第一交流输出端。其中，直流输入端用于连接直流源，第一交流输出端用于连接负载。逆变电路的输入端分别通过正直流母线和负直流母线连接直流输入端。正直流母线通过依次串联的正母线电容和负母线电容连接负直流母线，正母线电容与负母线电容的连接处，即母线中点，通过保护电路连接参考地端，母线中点还用于向功率变换装置的第一交流输出端提供直流电压。保护电路的阻抗值随着流经保护电路的电流的变化率增大而增大，以使直流输入端的共模电压值大于第一导通电压阈值。第一泄放电路连接在功率变换装置的直流输入端与参考地端之间，用于在直流输入端的共模电压值大于第一导通电压阈值的情况下，处于导通状态。

3、在本实施方式中，由于母线中点通过保护电路连接参考地端，以及母线中点还连接功率变换装置的第一交流输出端中的中线输出端，因此可使功率变换装置在离网模式下实现内部可靠接地。此外，在功率变换装置的直流输入端存在共模雷击且功率变换装置处于离网模式的情况下，共模雷击电流流经保护电路时保护电路的阻抗值增大，等效为高阻抗，以使功率变换装置的直流输入端的共模电压值达到第一泄放电路的导通电压阈值，从而使得大部分共模雷击电流流向第一泄放电路进行泄放，不再流经功率变换装置内部的功率变换电路，进而可在功率变换装置内部可靠接地的同时，避免共模雷击电流产生的冲击能量对功率变换电路的器件造成损坏，以实现对功率变换装置的保护。

4、结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，功率变换装置还包括第一开关和控制器，母线中点通过串联的第一开关与保护电路连接参考地端。第一交流输出端还用于连接电网。控制器用于在电网的电压小于第一电压阈值的情况下，说明电网发生断电，则控制第一开关闭合。

5、在本实施方式中，功率变换装置通过在母线中点与参考地端之间添加第一开关，以及在电网发生断电的情况下控制第一开关闭合的方式，保证功率变换装置仅在离网模式下实现内部可靠接地。此外，第一交流输出端不仅可以连接负载还可以连接电网，说明第一交流输出端不仅可以作为并网输出端，也可以作为离网输出端，相比于并网输出端与离网输出端相互独立的功率变换装置而言，本实施方式中的功率变换装置可减小并网输出端及其相关电路，有利于降低功率变换装置的电路成本，以及减小功率变换装置的体积。

6、结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，控制器还用于在电网的电压大于等于第一电压阈值的情况下，说明电网未发生断电，则控制第一开关断开。

7、在本实施方式中，功率变换装置通过在电网未发生断电的情况下控制第一开关断开、以及在电网发生断电的情况下控制第一开关闭合的方式，保证功率变换装置仅在离网模式下实现内部可靠接地。

8、结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，功率变换装置还包括第一开关、第二开关、第三开关、第二交流输出端和控制器，正母线电容与负母线电容的连接处通过串联的第一开关与保护电路连接参考地端，正母线电容与负母线电容的连接处还通过第二开关连接功率变换装置的第一交流输出端，逆变电路的输出端还分别通过第二开关和第三开关连接功率变换装置的第一交流输出端和第二交流输出端，第二交流输出端用于连接电网。控制器用于在电网的电压小于第一电压阈值的情况下，说明电网发生断电，则控制第二开关闭合和第三开关断开；并在第二开关闭合且第三开关断开的情况下，说明功率变换装置处于离网模式，则控制第一开关闭合。

9、在本实施方式中，功率变换装置通过在逆变电路的输出端与功率变换装置的第一交流输出端之间添加第二开关，以及在逆变电路的输出端与功率变换装置的第二交流输出端之间添加第三开关的方式，使功率变换装置可以实现在离网模式与并网模式之间灵活切换。此外，功率变换装置通过在处于离网模式的情况下控制第一开关闭合的方式，保证功率变换装置仅在离网模式下实现内部可靠接地。

10、结合第一方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，控制器还用于在电网的电压大于等于第一电压阈值的情况下，控制第二开关断开和第三开关闭合；并在第二开关断开且第三开关闭合的情况下，说明功率变换装置处于并网模式，则控制第一开关断开。

11、在本实施方式中，功率变换装置通过在并网模式下控制第一开关断开、以及在离网模式下控制第一开关闭合的方式，保证功率变换装置仅在离网模式下实现内部可靠接地。

12、结合第一方面至第一方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，功率变换装置还包括漏电流检测电路，漏电流检测电路位于逆变电路的输出端与功率变换装置的第一交流输出端的连接线路上，漏电流检测电路还位于正母线电容与负母线电容的连接处与功率变换装置的第一交流输出端的连接线路上。

13、在本实施方式中，漏电流检测电路位于母线中点与参考地端之间的通路的左侧，从而可以避免由于漏电流检测电路位于母线中点与参考地端之间的通路的右侧而导致离网模式下漏电流检测电路失效的情况，进而提高功率变换装置的稳定性。

14、结合第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中的任一种，在第六种可能的实施方式中，保护电路包括空心电感或者抗饱和电感。

15、在本实施方式中，保护电路的种类多样，从而使得功率变换装置的结构多样，灵活性高。

16、结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中的任一种，在第七种可能的实施方式中，功率变换装置还包括dc/dc变换电路，dc/dc变换电路用于将功率变换装置的直流输入端的直流电直流变换后输出至正直流母线和负直流母线。

17、在本实施方式中，功率变换装置还可以包括dc/dc变换电路，使得功率变换装置的功能和电路结构更加多样，灵活性高。

18、结合第一方面至第一方面第七种可能的实施方式中的任一种，在第八种可能的实施方式中，第一泄放电路包括第一保护元件、第二保护元件和第三保护元件，功率变换装置的直流输入端包括第一直流输入端和第二直流输入端。其中，第一保护元件的第一端连接参考地端，第一保护元件的第二端分别通过第二保护元件和第三保护元件连接功率变换装置的第一直流输入端与第二直流输入端，第一保护元件、第二保护元件和第三保护元件中的每个保护元件包括气体放电管、压敏电阻器或者瞬态抑制二极管。

19、在本实施方式中，保护元件的种类多样，从而使得功率变换装置的结构多样，灵活性高。

20、结合第一方面至第一方面第八种可能的实施方式中的任一种，在第九种可能的实施方式中，功率变换装置还包括第二泄放电路，第二泄放电路连接在功率变换装置的第一交流输出端与参考地端之间。保护电路的阻抗值随着流经保护电路的电流的变化率增大而增大，以使直流输入端的共模电压值大于第一导通电压阈值，以及第一交流输出端的共模电压值大于第二电压阈值。第二泄放电路在第一交流输出端的共模电压值大于第二导通电压阈值的情况下，处于导通状态。

21、在本实施方式中，离网模式下功率变换装置内部接地，当第一交流输出端存在共模浪涌的情况下，共模浪涌电流在流经保护电路时保护电路的阻抗值增大，等效为高阻抗，以使功率变换装置的第一交流输出端的共模电压值达到第二泄放电路的导通电压阈值，从而使得大部分共模浪涌电流流向第二泄放电路进行泄放，不再流经功率变换装置内部的功率变换电路，进而可在功率变换装置内部可靠接地的同时避免共模浪涌电流产生的冲击能量对功率变换电路的器件造成损坏，以实现对功率变换装置的保护。

22、结合第一方面第九种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，第二泄放电路包括第四保护元件、第五保护元件、第六保护元件和第七保护元件，功率变换装置的第一交流输出端包括第一交流子输出端、第二交流子输出端和第三交流子输出端。其中，第四保护元件的第一端连接参考地端，第四保护元件的第二端分别通过第五保护元件、第六保护元件和第七保护元件连接功率变换装置的第一交流子输出端、第二交流子输出端和第三交流子输出端，第四保护元件、第五保护元件、第六保护元件和第七保护元件中的每个保护元件包括气体放电管、压敏电阻器或者瞬态抑制二极管。

23、在本实施方式中，保护元件的种类多样，从而使得功率变换装置的结构多样，灵活性高。