CN103138559A - 一种用于电力系统的控制接地提供电路以及电力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力系统的控制接地提供电路以及电力系统。其中，所述控制接地提供电路包括：串行连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的至少两个总线电阻，以及用于衰减高频噪声的高阻抗电路；所述高阻抗电路具有第一端和第二端，该第一端连接到所述至少两个总线电阻之间并作为控制接地，该第二端连接到至少两个总线电容之间的连接点；其中，所述至少两个总线电容串行连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间。本发明提供的方案能够为电力系统提供可用的控制接地。

Description

一种用于电力系统的控制接地提供电路以及电力系统

技术领域

本发明涉及供电技术，尤指一种用于电力系统的控制接地提供电路以及电力系统。

背景技术

对于电源中的功率因数校正器(PFC，power factor corrector)部分而言，为提高功率和可靠性，三相三线是一种较好的输入方式。也就是说，只有三个相线而没有零电位参考点。如果该输入方式应用在三电平电路中，则在控制电路中，如何选择一个稳定的接地点作为控制参考点是一个非常棘手的问题。

在三相四线制系统和三电平PFC电路中，总线电压非常高，并可以通过两个总线电容串行连接。在具体应用中，三相四线制系统通常设置有零电位参考点(neutral point)。因此，如图1所示，采用零电位参考点作为控制接地(control ground)是一种较好的选择，也是目前在众多产品中使用到的技术。

如果采用三相三线的输入方式，就没有零电位参考点。在许多应用中，将总线电容的中点选择为控制接地，如图2所示。但是，电容中点一般有高频纹波等高频噪声通过。相应地，高频纹波将被串入控制接地，从而给采样信号、控制信号等引入干扰。此外，也会给电磁兼容性(EMC，Electromagnetic Compatibility)带来负面影响。与图2所示的应用类似地，如图3所示，控制接地的另一个实现方案为：使用两个总线电阻划分总线电压，电阻中点与电容中点无连接。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于电力系统的控制接地提供电路以及电力系统，用于提供可用的控制接地。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种用于电力系统的控制接地提供电路，包括：串行连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的两个总线电阻和串行连接连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的两个总线电容，该控制接地提供电路还包括用于衰减高频噪声的高阻抗电路，所述高阻抗电路具有第一端和第二端，其中该第一端连接到所述两个总线电阻之间并作为控制接地；该第二端连接到所述两个总线电容之间的连接点。

其中，所述高阻抗电路包括：串联在该第一端和第二端之间、用于衰减高频噪声的第三电阻R3或第一电感L1。

其中，所述高阻抗电路进一步包括：在该第一端和第二端之间、与所述第三电阻R3或第一电感L1串行连接的第三电容C3。

其中，所述高阻抗电路进一步包括：与所述第三电容C3并联的第四电阻R4。

其中，所述第一电感L1为磁珠。

本发明的技术方案还包括一种电力系统，包括前所述的控制接地提供电路以及连接在该电力系统的第一总线和第二总线之间的用于功率传输的功率电路，并且所述控制接地提供电路与该功率电路连接。

由上可见，本发明实施例提供的用于电力系统的控制接地提供电路以及电力系统能够为该电力系统提供可用的控制接地。在总线正电压以及负电压上，串联两个或更多大阻值电阻。那么，在电阻的中点以及电容中点，大阻值电阻和电容将串联连接。这样的连接将极大地降低高频波对控制接地的影响。并且，该电阻和电容可以是SMD(surface mount device)封装，其占据的空间非常小。

下文将以明确易懂的方式通过对实施例的说明并结合附图来对本发明上述方案、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

图1为三相四线制系统中控制接地的实现方案；

图2为一个适用于三相三线制系统的控制接地的实现方案；

图3为另一适用于三相三线制系统的控制接地的实现方案；

图4为本发明一个实施例中控制接地提供电路的结构示意图；

图5(a)-(c)为本发明实施例中控制接地提供电路的具体实现图；

图6为本发明一个实施例中差分电路的结构示意图；

图7为本发明一个具体实现中包括VIENNA PFC的电力系统的结构示意图；

图8为本发明一个具体实现中包括VIENNA-like PFC的电力系统的结构示意图。

具体地，上述附图中使用的参考符号如下：

图7：维也纳PFC 701、控制接地提供电路702、高阻抗电路703；

图8：类维也纳PFC 801。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明一个实施例提供了一种用于电力系统的控制接地提供电路，包括串行连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的两个总线电阻以及串行连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的两个总线电容，该控制接地提供电路还包括用于衰减高频噪声的高阻抗电路。具体地，所述高阻抗电路具有第一端和第二端，该第一端连接到所述两个总线电阻之间并作为控制接地，该第二端连接到所述两个总线电容之间的连接点。

具体地，控制接地提供电路可应用于三相三线制系统、三相四线制系统等中，为其中的控制电路设置适当的控制接地。

在本发明的实施例中，所述高阻抗电路为：电阻或电感与电容中串联方式连接而实现具有衰减高频噪声的能力的电路。本领域技术人员能够了解，电阻和电感都可以衰减高频噪声。并且，电感和电容串联形成LC振荡电路，也可以减弱甚至消除噪声。

一般情况下，高阻抗电路中所采用电阻的阻值可根据衰减高频噪声的需求进行选取，在要求较大的衰减比例时，可相应选取阻值大的电阻，比如大于等于100K欧，或者大于等于1M欧等。此外，高阻抗电路中的电容可采用贴片电容或陶瓷电容实现。

在本发明的实施例中，如图4所示，为了清楚地描述，所述第一总线为正总线，所述第二总线为负总线。所述至少两个总线电容可采用铝电容器实现，表示为第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1和第二电容C2的电容值相等。也即，高阻抗电路的第二端连接到第一电容C1和第二电容C2的中点。此外，所述至少两个总线电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，其电阻值可以相等，也可以不相等。对于第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值不相等的情况，高阻抗电路可以选常用的耐压元器件实现。

在一个具体实现中，正总线电压(BUS+)和负总线电压(BUS-)之间可以设置两个或两个以上串行连接的大电阻。如图5(a)所示，以串行连接两个电阻R1、R2为例，对本发明详加说明。在电阻R1、R2的中点和电容C1、C2的中点之间，连接有电阻R3(比如可以选1MΩ以上)和电容C3(比如可以选几个nF到几个μF)。电阻R3和电容C3串行连接，电阻R3用于衰减高频噪声，而电容C3用于过滤高频噪声。需要指出，这种连接结构将大大降低高频噪声对控制接地的影响。该连接结构可采用贴片(surface mount device，SMD)封装，使得其占据的空间较小，同时成本较低。

可以看出，该具体实现中使用两个总线电阻R1和R2对总线电压进行划分，并将电阻中点选为控制接地。在电阻中点和电容中点之间存在高阻抗，这一高阻抗是由一个大电阻和一个电容串联后提供的。高阻抗电路中的电阻用于衰减高频纹波，与其串行连接的电容可将从总线电容中点引入的高频纹波滤除。因此，这一高阻抗电路将大大减小总线电容中点的负面影响。

需要指出，在实际应用时，本发明所涉及的电路可以根据元器件的可用规格灵活设计，比如所要求的电容C3为2μF时，可以采用两个1μF的实际电容并联得到电容C3。当然，也可以只在电阻R1、R2的中点和电容C1、C2的中点之间连接一个大电阻R3，而不连接电容C3。

在本发明另一具体实现中，可以为电容C3并联一个电阻R4，如图5(b)所示。当第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值不相等时，电阻R4可以为电阻R3分压。

如前所述，在本发明又一具体实现中，采用电感L1，或电感L1与电容C3串行连接的电路作为连接总线电容中点和总线电阻中点的高阻抗电路，见图5(c)。具体地，电感L1可采用磁珠实现。

进一步地，可以采用如图6所示的差分电路处理总线电压采样，将电容C1的两个引脚作为差分输入点，得到的采样信号是一个以图4中所设置的控制接地为参考点的相对值。需要指出，图6为差分电路的一种传统实现方式，电阻R5和R6的阻值相等，电阻R7和R8的阻值相等。其中，BUS_GND为C1和C2的连接点；control_GND为R1和R2的连接点，即为控制接地；Vsample为采样得到的电容C1上的电压，提供给数字电路。在上述差分采样中，采样信号的电压参考点为Vcontrol_GND。

本发明另一实施例提供了一种电力系统，包括如上所述的控制接地提供电路，以及用于功率传输的功率电路。

图7为本发明一个具体实现中包括功率电路的电力系统的结构示意图，包括：维也纳(VIENNA)PFC 701，以及如前所述的控制接地提供电路702。其中，控制接地提供电路702中的高阻抗电路703的第一端连接到控制接地提供电路702中第一电阻R1和第二电阻R2之间的连接点control_GND，高阻抗电路703的第二端连接到维也纳PFC 701中第一电容C1和第二电容C2之间的连接点BUS_GND。虽然，图7中示出该控制接地提供电路702包括电阻和电容，然而，前面描述的控制接地提供电路的各种变化也可应用于图7的电力系统。

图8为本发明另一具体实现中电力系统的结构示意图，其结构与图7类似。所不同的是，图8中采用的是传统的类维也纳(VIENNA-LIKE)PFC 801。需要指出，图7和图8中的功率电路均为3电平PFC。当然，所述功率电路还可以为5电平PFC，此时在所述电力系统的第一总线和第二总线之间串行连接有4个总线电容。此外，本发明实施例中的控制接地提供电路也适于连接7电平PFC、9电平PFC等其他功率电路，以便从功率中点获得稳定的控制接地。同样，虽然图8中示出该控制接地提供电路包括电阻和电容，然而，前面描述的控制接地提供电路的各种变化也可应用于图8的电力系统。

上文通过附图和实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，本领域技术人员从中推导出来的其他方案也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于电力系统的控制接地提供电路，包括：串行连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的两个总线电阻和串行连接连接于所述电力系统的第一总线和第二总线之间的两个总线电容，其特征在于，该控制接地提供电路还包括用于衰减高频噪声的高阻抗电路(703)，所述高阻抗电路(703)具有第一端和第二端，其中该第一端连接到所述两个总线电阻之间并作为控制接地；该第二端连接到所述两个总线电容之间的连接点。

2.根据权利要求1所述的控制接地提供电路，其特征在于，所述高阻抗电路(703)包括：串联在该第一端和第二端之间、用于衰减高频噪声的第三电阻(R3)或第一电感(L1)。

3.根据权利要求2所述的控制接地提供电路，其特征在于，所述高阻抗电路(703)进一步包括：在该第一端和第二端之间、与所述第三电阻(R3)或第一电感(L1)串行连接的第三电容(C3)。

4.根据权利要求3所述的控制接地提供电路，其特征在于，所述高阻抗电路(703)进一步包括：与所述第三电容(C3)并联的第四电阻(R4)。

5.根据权利要求2所述的控制接地提供电路，其特征在于，所述第一电感(L1)为磁珠。

6.一种电力系统，包括如权利要求1-5任一项所述的控制接地提供电路(702)以及连接在该电力系统的第一总线和第二总线之间的用于功率传输的功率电路(701、801)，并且所述控制接地提供电路与该功率电路连接。

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