一种T型三电平电路的制作方法

一种t型三电平电路
技术领域
1.本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种t型三电平电路，是家储逆变器不可缺少的一部分。


背景技术：

2.t型三电平buck-boost因其高效率而广泛应用于家庭储能领域，非常适合大功率升降压场合，但由于其开关管调制波形的特点，电路n点相对低压输入端出相3种不同的电平状态，由于低压输入端的电池组有高压盒，里面的辅助供电电源从电池端口取电，并且通过y电容直接连接到电池组机壳，然后接地。当储能逆变器并网状态时，变电站n线接地，进而形成共模回路，引发漏电保护开关跳闸，并网失败。或者导致emi超过标准，无法通过测试。
3.因此，有必要提供一种t型三电平电路，研制一种共模电流抑制方法，旨在抑制t型三电平buck-boost运行过程中产生的共模电流，解决市场应用存在的问题。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种t型三电平电路，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种t型三电平电路，包括正母线功率电感l1和负母线功率电感l2，所述正母线功率电感l1一端经第一线路连接至电源正极，另一端经第二线路分别连接正母线降压管q1和正母线升压管q2，所述负母线功率电感l2一端经第三线路连接至电源负极，另一端经第四线路分别连接负母线升压管q3和负母线降压管q4，所述正母线降压管q1经正母线电容c1和负母线电容c2连接至所述负母线降压管q4，所述正母线升压管q2和所述负母线升压管q3连接，n线前端连接至所述正母线升压管q2和所述负母线升压管q3之间的线路上，后端连接至所述正母线电容c1和所述负母线电容c2之间的线路上；第五线路一端连接所述第一线路，另一端连接所述第三线路，所述第五线路靠近所述第一线路的一侧设有第一共模滤波电容c3，靠近所述第三线路的一侧设有第二共模滤波电容c4，第六线路一端连接至所述第一共模滤波电容c3和所述第二共模滤波电容c4之间的线路上，另一端连接n线前端。
6.作为本发明的一种优选改进：所述电源为直流电。
7.作为本发明的一种优选改进：所述电源包括电池组、电容cy1和电容cy2，电容cy1与电容cy2串联并且并联在电池组正负极之间，电容cy1与电容cy2之间连接的线路接地。
8.作为本发明的一种优选改进：所述n线通过开关s2接地。
9.作为本发明的一种优选改进：所述正母线电容c1和负母线电容c2连接dc/ac模块，dc/ac模块通过开关s1连接配电机房。
10.本发明的有益效果如下：提出了一种抑制t型三电平buck-boost运行过程中产生的共模电流的方法，在输
入端口串联两个电容并且中间节点接到n线，应用电容电压不能突变特性，将n点电压稳定成直流，实质是将干扰源通过最短的路径短路，使其无法对外形成干扰。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为现有技术中t型三电平电路的示意图；图2为本发明一种t型三电平电路的示意图；图3为t型三电平buck-boost拓扑；图4为tlc拓扑驱动示意图；图5为t型三电平buck-boost拓扑工作示意图一；图6为t型三电平buck-boost拓扑工作示意图二；图7为t型三电平buck-boost拓扑工作示意图三；图8为t型三电平buck-boost拓扑工作示意图四；图9为本发明三电平拓扑示意图；图10为本发明tlc拓扑驱动示意图。
12.图中：101-第一线路，102-第二线路，103-第三线路，104-第四线路，105-第五线路，106-第六线路。
实施方式
13.下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
14.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
15.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
16.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普
通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
18.请参阅图1所示，图中为现有技术中常规的三电平电路，该电路在电池输入端口和母线电容之间，功能是将电池电压上升到母线电压进行功率变换，包括q1：正母线降压管、q2：正母线升压管、q3：负母线升压管、q4：负母线降压管、c1：正母线电容、c2：负母线电容、l1：正母线功率电感、l2：负母线功率电感等元器件。上述t型三电平buck-boost运行过程中会产生共模电流，使得装置的稳定性降低。对于该问题存在以下解决思路：抑制干扰的3种方法分别为去掉干扰源、阻断干扰路径和保护敏感设备。阻断干扰路径为不接n线或者不接地线，显然都不行，不适合该电路。此外，外部设备众多全部屏蔽显然也不可能，而且机器本身需要通过emi测试。所以，只能从干扰源出发。
19.请参阅图2所示，基于上述原因，本发明提供一种t型三电平电路，从干扰源出发解决现有电路中存在的问题。具体包括正母线功率电感l1和负母线功率电感l2，所述正母线功率电感l1引脚1经第一线路101连接至电源正极，引脚2经第二线路102分别连接正母线降压管q1引脚3（源级）和正母线升压管q2引脚2（漏极），所述负母线功率电感l2引脚1经第三线路103连接至电源负极，引脚2经第四线路104分别连接负母线升压管q3引脚3（源级）和负母线降压管q4引脚2（漏极），所述正母线降压管q1引脚2（漏极）经正母线电容c1和负母线电容c2连接至所述负母线降压管q4引脚3（源级），所述正母线升压管q2引脚3（源级）和所述负母线升压管q3引脚2（漏极）连接，n线前端连接至所述正母线升压管q2（源级）和所述负母线升压管q3（漏极）之间的线路上，所述正母线电容c1（负极）和所述负母线电容c2（正极）之间的线路连接至n线后端；第五线路105一端连接所述第一线路101，另一端连接所述第三线路103，所述第五线路105靠近所述第一线路101的一侧设有第一共模滤波电容c3，靠近所述第三线路103的一侧设有第二共模滤波电容c4，第六线路106一端连接至所述第一共模滤波电容c3和所述第二共模滤波电容c4之间的线路上，另一端连接n线前端，n线接地。在输入端口串联两个电容并且中间节点接到n线，应用电容电压不能突变特性，将n点电压稳定成直流，实质是将干扰源通过最短的路径短路，使其无法对外形成干扰。
20.作为一种实施方式，所述电源为直流电，所述电源包括电池组、电容cy1和电容cy2，电容cy1与电容cy2串联并且并联在电池组正负极之间，电容cy1与电容cy2之间连接的线路接地，优选地，电池组为太阳能电池板。所述n线通过开关s2接地，所述正母线电容c1和负母线电容c2连接dc/ac模块，dc/ac模块通过开关s1连接配电机房。需要进一步说明的是，采用其它部件从而达到上述效果的，理应都属于本发明的发明构思之内，且理应属于本发明的保护范围内。
21.t型三电平buck-boost拓扑如图3所示，tlc拓扑驱动如图4所示，该电路工作方式及共模电流抑制机理如下：其中，uq2_gs是q2的驱动波形，uq3_gs是q3的驱动波形，uq2_ds是q2漏极和源极的波形，uq3_ds是q3漏极和源极的波形，un是n线对地的电压波形，ul1是电感l1两端电压波形。在没有并网的时候，n线和地线断开连接。
22.为了求得开关s2两端的电压，可做如下分析：从图中容易知道，节点n和节点ninv等电位，节点o和节点ngrid等电位，所以求ninv和ngrid之间的电压，等价于求节点n和节点o之间的电压。以大地即o点为电位参考点。
根据时序图，在t0到t1阶段，q2导通，q3断开，从o点出发，沿箭头循环一周回到o点，如图5。
23.列写kvl方程得：1/2bat-u
l1
‑ꢀ
1/2bus
‑ꢀul2
+1/2bat=0，u
l1
= u
l2
。
24.解得：u
l1
=1/2bat-1/4bus。
25.在t0到t1阶段n点对地电压为：1/2bat
‑ꢀul1
=1/4bus。
26.在t1到t2阶段，q2、q3断开，从o点出发，沿箭头循环一周回到o点，如图6。
27.列写kvl方程得：1/2bat-u
l1
‑ꢀ
bus
‑ꢀul2
+1/2bat=0，u
l1
= u
l2
。
28.解得：u
l1
=1/2bat-1/2bus。
29.在t1到t2阶段n点对地电压为：1/2bat
‑ꢀul1
=1/2bus。
30.在t2到t3阶段，q2断开，q3导通，o点出发，沿箭头循环一周回到o点，如图7。
31.列写kvl方程得：1/2bat-u
l1
‑ꢀ
1/2bus
‑ꢀul2
+1/2bat=0，u
l1
= u
l2
。
32.解得：u
l1
=1/2bat-1/4bus。
33.在t2到t3阶段n点对地电压为：1/2bat
‑ꢀul1
=1/4bus。
34.在t3到t4阶段，q2、q3断开，从o点出发，沿箭头循环一周回到o点，如图8。
35.列写kvl方程得：1/2bat-u
l1
‑ꢀ
bus
‑ꢀul2
+1/2bat=0，u
l1
= u
l2
。
36.解得：u
l1
=1/2bat-1/2bus。
37.在t3到t4阶段n点对地电压为：1/2bat
‑ꢀul1
=1/2bus。
38.至此，tlc运行完成一个周期，从上面结论看到，n点对地存在周期性变化的电压，一旦并网，即s2导通，将在n线上形成共模电流。共模电流大小由q2和q3的开关频率、母线电压以及电池组件的y电容大小决定。
39.为了抑制共模电流，增加电容c3和c4，连接方式如图9所示，q2和q3的工作状态依然不变，如图10所示。其中，uq2_gs是q2的驱动波形，uq3_gs是q3的驱动波形，uq2_ds是q2漏极和源极的波形，uq3_ds是q3漏极和源极的波形，un是n线对地的电压波形，ul1是电感l1两端电压波形，在没有并网的时候，n线和地线断开连接。
40.增加c3和c4并且按图9连接后，应用电容电压不能突变的特性，稳定n点的电压，具体分析如下：cy1与cy2电容量相等，c3和c4电容量相等。cy1与cy2串联并且并联在bat+和bat-之间，所以o点到bat+是电池电压的一半，c3与c4串联并且并联在bat+和bat-之间，所以n点到bat+也是电池电压的一半。所以o点和n点等电位，n点对地电压不再随开关管状态而波动，并网后s2闭合，n线上不存在电流，没有共模干扰。
41.尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种t型三电平电路，其特征在于：包括正母线功率电感l1和负母线功率电感l2，所述正母线功率电感l1一端经第一线路（101）连接至电源正极，另一端经第二线路（102）分别连接正母线降压管q1和正母线升压管q2，所述负母线功率电感l2一端经第三线路（103）连接至电源负极，另一端经第四线路（104）分别连接负母线升压管q3和负母线降压管q4，所述正母线降压管q1经正母线电容c1和负母线电容c2连接至所述负母线降压管q4，所述正母线升压管q2和所述负母线升压管q3连接，n线前端连接至所述正母线升压管q2和所述负母线升压管q3之间的线路上，后端连接至所述正母线电容c1和所述负母线电容c2之间的线路上；第五线路（105）一端连接所述第一线路（101），另一端连接所述第三线路（103），所述第五线路（105）靠近所述第一线路（101）的一侧设有第一共模滤波电容c3，靠近所述第三线路（103）的一侧设有第二共模滤波电容c4，第六线路（106）一端连接至所述第一共模滤波电容c3和所述第二共模滤波电容c4之间的线路上，另一端连接n线前端。2.根据权利要求1所述的一种t型三电平电路，其特征在于：所述电源为直流电。3.根据权利要求2所述的一种t型三电平电路，其特征在于：所述电源包括电池组、电容cy1和电容cy2，电容cy1与电容cy2串联并且并联在电池组正负极之间，电容cy1与电容cy2之间连接的线路接地。4.根据权利要求1所述的一种t型三电平电路，其特征在于：所述n线通过开关s2接地。5.根据权利要求1所述的一种t型三电平电路，其特征在于：所述正母线电容c1和负母线电容c2连接dc/ac模块，dc/ac模块通过开关s1连接配电机房。

技术总结
本发明属于电力技术领域，公开了一种T型三电平电路，包括正母线功率电感L1和负母线功率电感L2，正母线功率电感L1一端连接电源正极，另一端连接正母线降压管Q1和正母线升压管Q2，负母线功率电感L2一端连接电源负极，另一端连接负母线升压管Q3和负母线降压管Q4，正母线降压管Q1经正母线电容C1和负母线电容C2连接至负母线降压管Q4，正母线升压管Q2和负母线升压管Q3连接，N线前端连接至正母线升压管Q2和负母线升压管Q3之间，后端连接至正母线电容C1和负母线电容C2之间，在输入端口串联第一共模滤波电容C3和第二共模滤波电容C4，并且中间节点接到N线。本发明的有益效果：可有效抑制T型三电平BUCK-BOOST运行过程中产生的共模电流。流。流。


技术研发人员：韦旭 苟文波 张祖宇 胡子萍
受保护的技术使用者：深圳市高斯宝电气技术有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/9/14