共模电压和共模电流抑制电路的制作方法

【】本技术涉及电源电路，尤其涉及一种共模电压和共模电流抑制电路。

背景技术

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背景技术：

1、pwm整流器或逆变器(下文中统称为电力电子变换器)通常采用半导体开关器件(如igbt、mosfet、sic、gan等)构成主电路，通过控制开关器件的工作状态，可以实现电能的转换。但开关器件在高速开关的时候，使得电力电子变换器存在非常大的共模干扰，对于大功率的变换器，其共模干扰更为严重。共模电压和共模电流对电力电子设备和电力系统有着严重的危害。其会导致设备中的部件绝缘击穿损坏，干扰设备的信号测量、干扰设备的通讯；对于与电池连接的储能系统，没有经过衰减抑制的共模电压会干扰电池的bms管理系统，甚至损坏电池；对于与发电机相连的系统，共模电压会干扰发电机的励磁系统；对于与电动机相连的传动系统，共模电压会导致电动机绕组绝缘失效或损坏、并通过电机对地的耦合电容产生较大的轴承电流，导致电动机因轴承电流过大而损坏；对于与电网连接的系统，其共模电压和共模电流会进入到电网，从而对电网造成谐波污染，并影响电网中其他设备的正常工作。特别是对于新能源领域中的储能系统和光伏发电系统，系统的交流侧连接电网、直流侧连接储能电池或太阳能电池板。由于储能电池和太阳能电池板对大地含有较大的分布电容，储能变流器工作时产生的共模电压将直接影响电池和电网。因此，如何降低共模电压和减小共模电流已是行业中急需解决的关键技术问题。

2、现有技术对相关问题提出了大概四类解决方案，请参阅图1，图1为现有共模电压和共模电流抑制电路示意图。在此进行一一论述。

3、方案一：请参阅图1a，所述共模电压和共模电流抑制电路包括交流/直流功率模块11、具有第一交流侧滤波电容c1的交流侧滤波器3及直流侧支撑电容c2。方案一在交流侧配置工频隔离变压器来隔离共模电压对交流侧的影响。由于工频隔离变压器的体积大、重量重、成本高，从而限制了该方案的应用范围。而且虽然在交流侧配置隔离变压器可以有效的抑制交流侧共模电压的影响，但是对于直流侧的共模电压并不能起到很好的抑制作用。

4、方案二：请参阅图1b，该方案在交流侧对地配置大容量的接地电容cy。虽然可以滤除交流端的共模电压，但是存在较大的对地漏电流，而且对于直流侧的共模电压也不能起到抑制作用。由于存在较大的对地漏电流，因而也不能适用于具有对地绝缘监测功能的系统和直流端接有电池的系统。

5、方案三：请参阅图1c，该方案在直流侧配置很大的接地电容cy。该方案虽然可以滤除直流端的共模电压，但是存在较大的接地漏电流，而且也不能抑制变换器工作时对交流侧的共模电压干扰，因而也不适用。

6、方案四：请参阅图1d，该方案将所述交流滤波器3的虚拟中性点与直流母线支撑电容c2的中点短接，为共模电流提供一个系统内部的低阻抗共模回流通路。对交流侧的共模电压和直流侧的共模电压均具有较好的抑制作用，目前普遍应用于小功率级的pwm整流器或逆变器中。而对于中大功率的pwm整流器或逆变器，由于系统内的共模回流通路中的电流非常大，因而该方案不能直接应用于中大功率的pwm整流器或逆变器中。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、目前现有技术的共模电压和共模电流抑制电路存在体积大、重量重、成本高、效率低且安全性能不足等技术问题，本实用新型提供一种用于解决上述问题的共模电压和共模电流抑制电路。

2、一种共模电压和共模电流抑制电路，包括交流/直流功率模块、具有第一交流侧滤波电容的交流侧滤波器及直流侧支撑电容，所述交流侧滤波器设于所述交流/直流功率模块交流侧，所述直流侧支撑电容设于交流/直流功率模块直流侧，在所述交流/直流功率模块直流侧设直流侧共模回流电容，将所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧共模回流电容的中点相连，或者在所述交流/直流功率模块交流侧与所述交流侧滤波器之间设交流侧共模电感，将所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧支撑电容的中点相连，形成共模电流回流通路，为共模电流提供一个系统内部的共模低通滤波路径。

3、与现有技术相比，本实用新型提供的共模电压和共模电流抑制电路，通过在直流侧引入所述直流侧共模回流电容，将所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧共模回流电容的中点相连，或者在交流侧引入所述交流侧共模电感，将所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧支撑电容的中点相连，形成共模电流回流通路，为共模电流提供一个系统内部的共模低通滤波路径，从而使得共模电压和共模电流得到抑制。本申请不仅因此省去了隔离变压器，降低了成本、减小了体积、提高了效率，还同时实现对交流侧和直流侧的共模电压及共模电流进行有效抑制。

4、此外，本申请中所述直流侧共模回流电容和所述交流侧共模电感参数可调节，可以广泛应用于各种功率等级和各种电压等级的储能系统、电池化成系统、光伏发电系统、微电网、电机传动等应用场景，适用性广。

技术特征：

1.一种共模电压和共模电流抑制电路，包括：

2.根据权利要求1所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，所述交流侧滤波器的形式为lc滤波器或lcl滤波器，所述lc滤波器包括逆变器侧电感及所述第一交流侧滤波电容，所述lcl滤波器在所述lc滤波器的基础上设有配网侧电感，所述逆变器侧电感靠近所述交流/直流功率模块交流侧，所述第一交流侧滤波电容设于所述逆变器侧电感与所述配网侧电感之间。

3.根据权利要求1所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，所述交流/直流功率模块直流侧相对所述直流侧共模回流电容设有直流侧共模电感，所述直流侧共模电感设于所述直流侧支撑电容与所述直流侧共模回流电容之间。

4.根据权利要求2所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，所述交流/直流功率模块交流侧相对所述第一交流侧滤波电容设有第二交流侧滤波电容，所述第二交流侧滤波电容设于所述第一交流侧滤波电容与所述逆变器侧电感之间，且所述第二交流侧滤波电容的连接方式为三角形连接或星型连接。

5.根据权利要求4所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，所述交流/直流功率模块交流侧相对所述第一交流侧滤波电容及所述第二交流侧滤波电容设有第三交流侧滤波电容，所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点、所述第三交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧共模回流电容的中点相连，为共模电流提供二级共模低通滤波路径。

6.根据权利要求1所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，所述交流/直流功率模块直流侧设有所述直流侧共模回流电容的同时，所述交流/直流功率模块交流侧设有所述交流侧共模电感。

7.根据权利要求1所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，在所述交流/直流功率模块的交流侧电容支路或直流侧电容支路中设置第一串联电阻。

8.根据权利要求1所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，在所述共模电流回流通路上设置第二串联电阻。

9.根据权利要求1至8任一所述的共模电压和共模电流抑制电路，其特征在于，相邻设置的二电感之间进行磁集成。

技术总结
本技术提供一种共模电压和共模电流抑制电路，包括交流/直流功率模块、具有第一交流侧滤波电容的交流侧滤波器及直流侧支撑电容，在所述交流/直流功率模块直流侧设直流侧共模回流电容，将所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧共模回流电容的中点相连；或者在所述交流/直流功率模块交流侧与所述交流侧滤波器之间设交流侧共模电感，将所述第一交流侧滤波电容的虚拟中性点与所述直流侧支撑电容的中点相连。本技术提出一种无需隔离变压器的共模电压和共模电流抑制电路，可以有效的降低电力电子变换器的共模电压和共模电流，并且省去了隔离变压器，降低了成本、减小了体积、提高了效率。

技术研发人员：舒均庆,黄柱,周思益,陈松林
受保护的技术使用者：广东省洛仑兹技术股份有限公司
技术研发日：20230523
技术公布日：2024/1/15