專利名稱：一種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路以及電力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電技術(shù)，尤指一種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路以及電力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于電源中的功率因數(shù)校正器(PFC,power factor corrector)部分而言，為提高功率和可靠性，三相三線是一種較好的輸入方式。也就是說，只有三個相線而沒有零電位參考點。如果該輸入方式應(yīng)用在三電平電路中，則在控制電路中，如何選擇一個穩(wěn)定的接地點作為控制參考點是一個非常棘手的問題。在三相四線制系統(tǒng)和三電平PFC電路中，總線電壓非常高，并可以通過兩個總線電容串行連接。在具體應(yīng)用中，三相四線制系統(tǒng)通常設(shè)置有零電位參考點(neutralpoint) ο因此,如圖1所示，采用零電位參考點作為控制接地(control ground)是一種較好的選擇，也是目前在眾多產(chǎn)品中使用到的技術(shù)。如果采用三相三線的輸入方式，就沒有零電位參考點。在許多應(yīng)用中，將總線電容的中點選擇為控制接地，如圖2所示。但是，電容中點一般有高頻紋波等高頻噪聲通過。相應(yīng)地，高頻紋波將被串入控制接地，從而給采樣信號、控制信號等引入干擾。此外，也會給電磁兼容性(EMC,Electromagnetic Compatibility)帶來負(fù)面影響。與圖2所示的應(yīng)用類似地，如圖3所示，控制接地的另一個實現(xiàn)方案為:使用兩個總線電阻劃分總線電壓，電阻中點與電容中點無連接。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路以及電力系統(tǒng)，用于提供可用的控制接地。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的:—種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路，包括:串行連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的兩個總線電阻和串行連接連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的兩個總線電容，該控制接地提供電路還包括用于衰減高頻噪聲的高阻抗電路，所述高阻抗電路具有第一端和第二端，其中該第一端連接到所述兩個總線電阻之間并作為控制接地；該第二端連接到所述兩個總線電容之間的連接點。其中，所述高阻抗電路包括:串聯(lián)在該第一端和第二端之間、用于衰減高頻噪聲的第三電阻R3或第一電感LI。其中，所述高阻抗電路進(jìn)一步包括:在該第一端和第二端之間、與所述第三電阻R3或第一電感LI串行連接的第三電容C3。其中，所述高阻抗電路進(jìn)一步包括:與所述第三電容C3并聯(lián)的第四電阻R4。其中，所述第一電感LI為磁珠。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括一種電力系統(tǒng)，包括前所述的控制接地提供電路以及連接在該電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的用于功率傳輸?shù)墓β孰娐?，并且所述控制接地提供電路與該功率電路連接。由上可見，本發(fā)明實施例提供的用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路以及電力系統(tǒng)能夠為該電力系統(tǒng)提供可用的控制接地。在總線正電壓以及負(fù)電壓上，串聯(lián)兩個或更多大阻值電阻。那么，在電阻的中點以及電容中點，大阻值電阻和電容將串聯(lián)連接。這樣的連接將極大地降低高頻波對控制接地的影響。并且，該電阻和電容可以是SMD (surface mountdevice)封裝,其占據(jù)的空間非常小。下文將以明確易懂的方式通過對實施例的說明并結(jié)合附圖來對本發(fā)明上述方案、技術(shù)特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。


圖1為三相四線制系統(tǒng)中控制接地的實現(xiàn)方案；圖2為一個適用于三相三線制系統(tǒng)的控制接地的實現(xiàn)方案；圖3為另一適用于三相三線制系統(tǒng)的控制接地的實現(xiàn)方案；圖4為本發(fā)明一個實施例中控制接地提供電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5(a)_(c)為本發(fā)明實施例中控制接地提供電路的具體實現(xiàn)圖；圖6為本發(fā)明一個實施例中差分電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明一個具體實現(xiàn)中包括VIENNA PFC的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明一個具體實現(xiàn)中包括VIENNA-1ike PFC的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，上述附圖中使用的參考符號如下:圖7:維也納PFC 701、控制接地提供電路702、高阻抗電路703 ；圖8:類維也納PFC 801。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明一個實施例提供了一種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路，包括串行連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的兩個總線電阻以及串行連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的兩個總線電容，該控制接地提供電路還包括用于衰減高頻噪聲的高阻抗電路。具體地，所述高阻抗電路具有第一端和第二端，該第一端連接到所述兩個總線電阻之間并作為控制接地，該第二端連接到所述兩個總線電容之間的連接點。具體地，控制接地提供電路可應(yīng)用于三相三線制系統(tǒng)、三相四線制系統(tǒng)等中，為其中的控制電路設(shè)置適當(dāng)?shù)目刂平拥亍Ｔ诒景l(fā)明的實施例中，所述高阻抗電路為:電阻或電感與電容中串聯(lián)方式連接而實現(xiàn)具有衰減高頻噪聲的能力的電路。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，電阻和電感都可以衰減高頻噪聲。并且，電感和電容串聯(lián)形成LC振蕩電路，也可以減弱甚至消除噪聲。一般情況下，高阻抗電路中所采用電阻的阻值可根據(jù)衰減高頻噪聲的需求進(jìn)行選取，在要求較大的衰減比例時，可相應(yīng)選取阻值大的電阻，比如大于等于100K歐，或者大于等于IM歐等。此外，高阻抗電路中的電容可采用貼片電容或陶瓷電容實現(xiàn)。
在本發(fā)明的實施例中，如圖4所示，為了清楚地描述，所述第一總線為正總線，所述第二總線為負(fù)總線。所述至少兩個總線電容可采用鋁電容器實現(xiàn)，表示為第一電容Cl和第二電容C2，所述第一電容Cl和第二電容C2的電容值相等。也即，高阻抗電路的第二端連接到第一電容Cl和第二電容C2的中點。此外，所述至少兩個總線電阻包括第一電阻Rl和第二電阻R2，其電阻值可以相等，也可以不相等。對于第一電阻Rl和第二電阻R2的電阻值不相等的情況，高阻抗電路可以選常用的耐壓元器件實現(xiàn)。在一個具體實現(xiàn)中，正總線電壓(BUS+)和負(fù)總線電壓(BUS-)之間可以設(shè)置兩個或兩個以上串行連接的大電阻。如圖5(a)所示，以串行連接兩個電阻Rl、R2為例，對本發(fā)明詳加說明。在電阻R1、R2的中點和電容C1、C2的中點之間，連接有電阻R3(比如可以選IM Ω以上)和電容C3(比如可以選幾個nF到幾個μ F)。電阻R3和電容C3串行連接，電阻R3用于衰減高頻噪聲，而電容C3用于過濾高頻噪聲。需要指出，這種連接結(jié)構(gòu)將大大降低高頻噪聲對控制接地的影響。該連接結(jié)構(gòu)可采用貼片(surface mount device, SMD)封裝，使得其占據(jù)的空間較小，同時成本較低。可以看出，該具體實現(xiàn)中使用兩個總線電阻Rl和R2對總線電壓進(jìn)行劃分，并將電阻中點選為控制接地。在電阻中點和電容中點之間存在高阻抗，這一高阻抗是由一個大電阻和一個電容串聯(lián)后提供的。高阻抗電路中的電阻用于衰減高頻紋波，與其串行連接的電容可將從總線電容中點弓丨入的高頻紋波濾除。因此，這一高阻抗電路將大大減小總線電容中點的負(fù)面影響。需要指出，在實際應(yīng)用時，本發(fā)明所涉及的電路可以根據(jù)元器件的可用規(guī)格靈活設(shè)計，比如所要求的電容C3為2 μ F時，可以采用兩個I μ F的實際電容并聯(lián)得到電容C3。當(dāng)然，也可以只在電阻Rl、R2的中點和電容Cl、C2的中點之間連接一個大電阻R3，而不連接電容C3。在本發(fā)明另一具體實現(xiàn)中，可以為電容C3并聯(lián)一個電阻R4，如圖5(b)所示。當(dāng)?shù)谝浑娮鑂l和第二電阻R2的電阻值不相等時，電阻R4可以為電阻R3分壓。如前所述，在本發(fā)明又一具體實現(xiàn)中，采用電感LI，或電感LI與電容C3串行連接的電路作為連接總線電容中點和總線電阻中點的高阻抗電路，見圖5(c)。具體地，電感LI可采用磁珠實現(xiàn)。進(jìn)一步地，可以采用如圖6所示的差分電路處理總線電壓采樣，將電容Cl的兩個引腳作為差分輸入點，得到的采樣信號是一個以圖4中所設(shè)置的控制接地為參考點的相對值。需要指出，圖6為差分電路的一種傳統(tǒng)實現(xiàn)方式，電阻R5和R6的阻值相等，電阻R7和R8的阻值相等。其中，BUS_GND為Cl和C2的連接點；control_GND為Rl和R2的連接點，即為控制接地；VSample為采樣得到的電容Cl上的電壓，提供給數(shù)字電路。在上述差分采樣中，米樣信號的電壓參考點為Vcontrol_GND。本發(fā)明另一實施例提供了一種電力系統(tǒng)，包括如上所述的控制接地提供電路，以及用于功率傳輸?shù)墓β孰娐贰D7為本發(fā)明一個具體實現(xiàn)中包括功率電路的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:維也納(VIENNA)PFC 701，以及如前所述的控制接地提供電路702。其中，控制接地提供電路702中的高阻抗電路703的第一端連接到控制接地提供電路702中第一電阻Rl和第二電阻R2之間的連接點control_GND，高阻抗電路703的第二端連接到維也納PFC 701中第一電容Cl和第二電容C2之間的連接點BUS_GND。雖然，圖7中示出該控制接地提供電路702包括電阻和電容，然而，前面描述的控制接地提供電路的各種變化也可應(yīng)用于圖7的電力系統(tǒng)。圖8為本發(fā)明另一具體實現(xiàn)中電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其結(jié)構(gòu)與圖7類似。所不同的是，圖8中采用的是傳統(tǒng)的類維也納(VIENNA-LIKE)PFC 801。需要指出，圖7和圖8中的功率電路均為3電平PFC。當(dāng)然，所述功率電路還可以為5電平PFC，此時在所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間串行連接有4個總線電容。此外，本發(fā)明實施例中的控制接地提供電路也適于連接7電平PFC、9電平PFC等其他功率電路，以便從功率中點獲得穩(wěn)定的控制接地。同樣，雖然圖8中示出該控制接地提供電路包括電阻和電容，然而，前面描述的控制接地提供電路的各種變化也可應(yīng)用于圖8的電力系統(tǒng)。上文通過附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)展示和說明，然而本發(fā)明不限于這些已揭示的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出來的其他方案也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路，包括:串行連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的兩個總線電阻和串行連接連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的兩個總線電容，其特征在于，該控制接地提供電路還包括用于衰減高頻噪聲的高阻抗電路(703)，所述高阻抗電路(703)具有第一端和第二端，其中該第一端連接到所述兩個總線電阻之間并作為控制接地；該第二端連接到所述兩個總線電容之間的連接點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制接地提供電路，其特征在于，所述高阻抗電路(703)包括:串聯(lián)在該第一端和第二端之間、用于衰減高頻噪聲的第三電阻(R3)或第一電感(LI)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制接地提供電路，其特征在于，所述高阻抗電路(703)進(jìn)一步包括:在該第一端和第二端之間、與所述第三電阻(R3)或第一電感(LI)串行連接的第三電容(C3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制接地提供電路，其特征在于，所述高阻抗電路(703)進(jìn)一步包括:與所述第三電容(C3)并聯(lián)的第四電阻(R4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制接地提供電路，其特征在于，所述第一電感(LI)為磁珠。
6.一種電力系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1-5任一項所述的控制接地提供電路(702)以及連接在該電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的用于功率傳輸?shù)墓β孰娐?701、801)，并且所述控制接地提供電路與該功率電路連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電力系統(tǒng)的控制接地提供電路以及電力系統(tǒng)。其中，所述控制接地提供電路包括串行連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間的至少兩個總線電阻，以及用于衰減高頻噪聲的高阻抗電路；所述高阻抗電路具有第一端和第二端，該第一端連接到所述至少兩個總線電阻之間并作為控制接地，該第二端連接到至少兩個總線電容之間的連接點；其中，所述至少兩個總線電容串行連接于所述電力系統(tǒng)的第一總線和第二總線之間。本發(fā)明提供的方案能夠為電力系統(tǒng)提供可用的控制接地。
文檔編號H02M1/44GK103138559SQ201110386818
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者付好名, 蔣大衛(wèi), 徐永強(qiáng), 安偉國 申請人:西門子(中國)有限公司