一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构

摘要

本发明涉及配电自动化领域，具体公开了一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的拓扑，包含六相共模电感1、2，4P交流断路器1、2，整流模块、逆变模块、直流断路器1、2，电感模块1、2，三相四线交流电网，正负直流线路。本发明解决了柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的问题，实现了在调节电网电压的同时隔离了共模干扰信号，达到了调节电能质量品质的目标。

权利要求

1.一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，包含六相共模电感1、2，4P交流断路器1、2，整流模块、逆变模块、直流断路器1、2，电感模块1、2，三相四线交流电网、正负直流线路，防止N线环流导致共模电感本身因为磁饱和损坏，其特征在于：所述六相共模电感1、2的各4个输入端子分别通过4P交流断路器1、2连接三相四线交流电网，所述六相共模电感1中2个输入端子连接整流模块的正负直流端，所述六相共模电感2中2个输入端子连接逆变模块的正负直流端，所述六相共模电感1中4个输出端子连接整流模块的三相四线端子，所述六相共模电感2中4个输出端子连接逆变模块，所述六相共模电感1、2中各2个输出端子连接电感模块的正负直流接线端子；

所述电感模块1、2的输出端子通过铜排分别连接直流断路器1、2；

所述直流断路器1通过直流导线与另一个直流断路器2的直流线互相连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，其特征在于，所述六相共模电感1、2分别包含匝数，线材，尺寸，绕法相同的6个线圈、环形磁芯、底座、线束和端子，是柔性直流综合调压装置抑制共模干扰拓扑的关键器件；所述六相共模电感的4个输入端子S1、S2、S3、S4通过4P交流断路器接三相四线电网的A、B、C、N上，所述六相共模电感的 4个输出端子F1、F2、F3、F4连接整流模块或逆变模块的A、B、C、N端子，所述六相共模电感的2个输入端子S5和S6接整流模块或逆变模块的直流端子BUS+和 BUS‑，所述六相共模电感的2个输出端子F5和F6连接到所述电感模块的直流端子BUS+和BUS‑上。

3.根据权利要求2所述的一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，其特征在于，所述六相共模电感1、2的环形磁芯根据感值和电流特征选用铁氧体、磁粉芯、纳米晶材料。

4.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，其特征在于，所述电感模块1、2分别连接2路直流强电信号，2路强电信号分别通过电感模块1、

2包含的阻波电感和熔断器连接直流线BUS+和BUS‑。

5.根据权利要求4所述的一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，其特征在于，所述阻波电感用于防止载波通信的干扰信号。

6.根据权利要求4所述的一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，其特征在于，所述熔断器根据通过的电流和电压等级选取，用于在直流线错接或者短路的情况下熔断保护设备安全。

7.根据权利要求1所述的一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，其特征在于，所述六相共模电感的感值根据整流模块和逆变模块的开关频率和电网线路的负载和阻抗性能选取，在符合抑制共模干扰性能时满足温升特性，保证使用寿命。

说明书

一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构

技术领域

[0001] 本发明涉及配电自动化技术领域，尤其涉及一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构。

背景技术

[0002] 近年来，由于新农村建设工作的深入推进和农村经济的快速发展，农村居民家中空调、冰箱、电饭锅、电磁炉等大功率用电设备日渐增多，农村用电需求迅速增长，部分农村
电网出现供电能力不足、线路台区末端电压过低、电压质量下降、供电可靠性降低的情况，
对居民正常生活用电造成了不良影响。同时这些现象的存在也使得部分线路设备、变压器
等不堪负重，难以满足居民用电正常需求，也不利于农村电网的正常运行。

[0003] 针对低电压问题，市场上研制出不少低电压治理设备，改善了电网的电压性能，但是存在共模干扰问题，如果设备在电缆上产生共模电流，电缆会产生强烈的电磁辐射，对电
子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能；另外，电网电缆本身存在比较大的共
模干扰源，有些治理设备本身因为没有较好防范措施，对其他电气设备产生比较大的干扰
和安全隐患，减少使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，解决了柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的问题，实现了在调
节电网电压的同时隔离了共模干扰信号，达到了调节电能质量品质的目标，提高了其他电
气设备使用寿命。

[0005] 为实现上述目的，本发明提出了一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，包含六相共模电感1、2，4P交流断路器1、2，整流模块、逆变模块、直流断路器1、2，电
感模块1、2，三相四线交流电网、正负直流线路，其中：

[0006] 六相共模电感1、2中4个输入端子分别通过4P交流断路器1、2连接三相四线交流电网，所述六相共模电感1中2个输入端子连接整流模块的正负直流端，所述六相共模电感2中
2个输入端子连接逆变模块的正负直流端，所述六相共模电感1中4个输出端子连接整流模
块的三相四线端子，所述六相共摸电感2中4个输出端子连接逆变模块，所述六相共模电感
1、2中各2个输出端子连接电感模块的正负直流接线端子；所述电感模块1、2的输出端子通
过铜排分别连接直流断路器1、2，所述电感模块1、2分别包括2个阻波电感、2个熔断器、输入
接线端子、输出接线端子；所述直流断路器1通过直流导线与另一个直流断路器2的直流线
互相连接。

[0007] 进一步的，所述六相共模电感1、2分别包含匝数，线材，尺寸，绕法相同的6个线圈、环形磁芯、底座、线束和端子，是柔性直流综合调压装置抑制共模干扰拓扑的关键器件；所
述六相共模电感1、2的4个输入端子S1、S2、S3、S4通过4P交流断路器接三相四线电网的A、B、
C、N上，所述六相共模电感1、2的 4个输出端子F1、F2、F3、F4连接整流模块或逆变模块的A、
B、C、N端子，所述六相共模电感1、2的2个输入端子S5和S6接整流模块或逆变模块的直流端
子BUS+和 BUS‑，所述六相共模电感1、2的2个输出端子F5和F6连接到所述电感模块的直流
端子BUS+和BUS‑上。

[0008] 进一步地，所述六相共模电感1、2的环形磁芯根据感值和电流特征选用铁氧体、磁粉芯、纳米晶材料。

[0009] 进一步地，所述电感模块1、2分别连接2路直流强电信号，2路强电信号分别通过阻波电感和熔断器连接直流线BUS+和BUS‑，所述阻波电感主要用于防止载波通信的干扰信
号。

[0010] 进一步地，所述电感模块1、2的熔断器应该根据通过的电流和电压等级选取，主要用于在直流线BUS+和BUS‑错接或者短路等情况下熔断保护设备安全。

[0011] 进一步地，所述六相共模电感的感值根据整流模块和逆变模块的开关频率和电网线路的负载和阻抗性能选取，在符合抑制共模干扰性能时满足温升特性，保证使用寿命。

[0012] 本发明的有益技术效果：本发明能够抑制共模干扰，主要在于所述六相共模电感把电网的三相四线和直流BUS+/BUS‑线路引入共模电感，三相四线电网线和直流线路流过
正常电流时在所述六相共模电感磁芯内产生的磁通互相抵消；当有共模电流流经所述六相
共模电感时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线
圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到抑制共模干扰的目的，解
决了柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的问题，实现了在调节电网电压的同时，隔离了
设备本身的功率器件高频开关所产生的共模干扰信号，达到了减少对公共电网的污染，提
高抄表成功率，调节电能质量品质的目标。

附图说明

[0013] 图1是本发明应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构的原理图。

[0014] 图2是应用共模电感功能的拓扑原理图。

[0015] 图3本发明所述六相共模电感1、2的原理图。

[0016] 附图标号：000为三相四线交流电网，001为4P交流断路器1，002为4P交流断路器2，010为六相共模电感1，011为整流模块，012为六相共模电感2，013为逆变模块，020为电感模
块1，021为直流断路器1，022为直流断路器2，023为电感模块2。

具体实施方式

[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不
限定本发明。

[0018] 如图1所示，一种应用于柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的结构，包括2个六相共模电感010和012、2个4P交流断路器001和002、整流模块011、逆变模块013、2个直流断
路器021和022、2个电感模块020和023、三相四线交流电网000、正负直流线路BUS+和BUS‑；
所述六相共模电感010的4个输入端子通过4P交流断路器001连接三相四线交流电网000，所
述六相共模电感010的2个输入端子连接整流模块011的正负直流端BUS+和BUS‑，所述六相
共模电感010的4个输出端子连接整流模块011的三相四线端子A、B、C、N，所述六相共模电感
010的2个输出端子连接电感模块020的正负直流接线端子；所述电感模块020包括2个阻波
电感、2个熔断器、输入接线端子、输出接线端子；所述电感模块020输入端子接六相共模电
感010直流输出端子BUS+和BUS‑，所述电感模块020输出正负直流端子通过铜排连接直流断
路器021；所述六相共模电感012的4个输入端子通过4P交流断路器002连接三相四线交流电
网000，所述六相共模电感012的2个输入端子连接逆变模块013的直流端BUS+和BUS‑，所述
六相共模电感012的4个输出端子连接逆变模块013的三相四线端子A、B、C、N，所述六相共模
电感012的2个输出端子连接电感模块023的直流接线端子BUS+和BUS‑；所述电感模块023输
出端子BUS+和BUS‑通过铜排连接直流断路器022；所述直流断路器022通过直流线BUS+和
BUS‑与另一个所述直流断路器021的直流线BUS+和BUS‑互相连接。

[0019] 如图3所示，所述六相共模电感010或者012包括：匝数，线材，尺寸，绕法相同的6个线圈、环形磁芯、底座、线束和端子，是柔性直流综合调压装置抑制共模干扰拓扑的关键器
件；所述六相共模电感010的4个输入端子S1、S2、S3、S4通过4P交流断路器001连接三相四线
交流电网000的A、B、C、N，所述六相共模电感010的4个输出端子F1、F2、F3、F4连接整流模块
011的A、B、C、N端子，所述六相共模电感010的2个输入端子S5和S6连接整流模块011的直流
端子BUS+和 BUS‑，所述六相共模电感010的2个输出端子F5和F6连接所述电感模块020的直
流端子BUS+和BUS‑；所述六相共模电感012在拓扑中连接方式也相同，所述六相共模电感
012的4个输入端子S1、S2、S3、S4通过4P交流断路器002连接三相四线交流电网000的A、B、C、
N，所述六相共模电感012的4个输出端子F1、F2、F3、F4连接逆变模块013的A、B、C、N端子，所
述六相共模电感012的2个输入端子S5和S6连接逆变模块013的直流端子BUS+和 BUS‑，所述
六相共模电感012的2个输出端子F5和F6连接所述电感模块023的直流端子BUS+和BUS‑。

[0020] 如图2所示，当所述六相共模电感010或012应用共模电感010或012的4相，把三相四线交流电网000的三相四线A、B、C、N线束引入所述六相共模电感010或012，整流模块011
和逆变模块013的直流输出直流线BUS+和BUS‑则不通过六相共模电感010或012，由于整流
模块011和逆变模块013运行时N线分流，在包含BUS+和BUS‑的一束线路的直流线路上，存在
几十安培的交流电流，三相四线交流电网000的三相四线A、B、C、N在所述六相共模电感010
或012上产生的磁通增量不为0，所述六相共模电感010或012容易磁饱和损坏，本发明能够
防止N线环流导致共模电感本身因为磁饱和损坏。

[0021] 另外，所述六相共模电感010或012的环形磁芯根据感值和电流特征选用铁氧体、磁粉芯、纳米晶等材料，选择材料要考虑工作温度、频率范围、成本等因素，首先验证磁芯尺
寸，选合适的磁导率的材料，再计算电感。

[0022] 如图1所示，所述电感模块020或023连接2路直流强电线BUS+和BUS‑，一路强电线通过阻波电感和熔断器连接BUS+连线，另一路强电线通过阻波电感和熔断器连接BUS‑连
线，BUS+连线和BUS‑连线两端的所述阻波电感，主要用于防止载波通信的干扰信号，直流侧
阻波电感感值按照阻波频率设计，保证载波通信质量；在BUS+连线和BUS‑连线上，所述熔断
器用于在直流线BUS+和BUS‑错接或者BUS+和BUS‑短路等情况下熔断保护设备安全，根据通
过的电流和电压等级选取，另外线路上根据直流电压值设计相关的保护电路，防止较大的
瞬时电压或电流冲击脉冲导致设备频繁停机或者损坏设备。

[0023] 所述拓扑中所述4P交流断路器001和002或者直流断路器021和022应该根据通过最大电流和分断电流能力选取，而且所述4P交流断路器001和002的N相端子务必要接三相
四线交流电网000的N线，应该具备充分的分断能力和操作安全性，额定容量要留有足够的
电流裕量。

[0024] 进一步地，所述六相共模电感010和012的电感值根据整流模块011和逆变模块013的开关频率和电网线路的负载和阻抗性能选取，在符合抑制共模干扰性能时应满足温升特
性，保证使用寿命。

[0025] 本发明解决了柔性直流综合调压装置抑制共模干扰的问题，实现了在调节电网电压解决末端用户低电压问题的同时，隔离了设备本身的功率器件IGBT高频开关所产生的共
模干扰信号，达到了减少对公共电网的污染，提高抄表成功率，调节电能质量品质的目标。

[0026] 上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到
相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。