[发明专利]一种具有防雷设计的两级式功率变换器及系统

说明书

本申请公开了一种具有防雷设计的两级式功率变换器及系统。该两级式功率变换器包括多个前级功率变换单元和一个后级功率变换单元，各个前级功率变换单元的输入独立、输出并联接入后级功率变换单元，其中前级功率变换单元具体为带旁路二极管的三电平Boost电路，此外：每个前级功率变换单元上都设置有接在本前级功率变换单元的输入正极、输入负极和大地之间的由防雷器构成的Y型防雷电路，其中至少有两个Y型防雷电路通过共同的防雷器接地，以增大流过Ib的线路阻抗，Ib为流向母线电容的雷击电流分流。本申请避免了前级功率变换单元中的旁路二极管失效。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种具有防雷设计的两级式功率变换器及系统。

背景技术

图1示出了一种两级式功率变换器，其包括多个前级功率变换单元和一个后级功率变换单元，各前级功率变换单元的输入独立(即第i个前级功率变换单元的输入端接直流电源PVi，i＝1、2、…、n，n为前级功率变换单元的总个数，各直流电源之间彼此独立)、输出并联接入后级功率变换单元，其中前级功率变换单元具体为带旁路二极管的三电平Boost电路。

为实现输入防雷保护，现有技术为每个前级功率变换单元都配置了接在本前级功率变换单元的输入正极、输入负极和大地之间的由防雷器组成的Y型防雷电路，各Y型防雷电路之间彼此独立，如图2所示，该防雷器一般采用SPD(Surge Protection Device，浪涌保护器)，图2中接于第i个前级功率变换单元的输入正极、输入负极、大地的SPD依次标识为SPD3i-2、SPD3i-1和SPD3i。

但是，上述防雷方案容易造成前级功率变换单元中的旁路二极管失效，分析如下：以雷击电流I从PV1+流入为例，雷击电流I从PV1+流入后分流为Ia和Ib，Ia经过SPD1、SPD3流入大地，Ib经过第1个前级功率变换单元中的旁路二极管D1流到母线电容后又分流成多路并最终流入大地，但较大的冲击电流Ib流过旁路二极管D1时容易导致旁路二极管D1失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有防雷设计的两级式功率变换器及系统，以避免前级功率变换单元中的旁路二极管失效。

一种具有防雷设计的两级式功率变换器，包括多个前级功率变换单元和一个后级功率变换单元，各前级功率变换单元的输入独立、输出并联接入后级功率变换单元，其中前级功率变换单元具体为带旁路二极管的三电平Boost电路，其中：

每个前级功率变换单元上都设置有接在本前级功率变换单元的输入正极、输入负极和大地之间的由防雷器构成的Y型防雷电路，其中至少有两个Y型防雷电路通过共同的防雷器接地，以增大流过Ib的线路阻抗，Ib为流向母线电容的雷击电流分流。

可选的，所述两级式功率变换器中存在一组或多组通过共同的防雷器接地的Y型防雷电路，隶属不同组的所述共同的防雷器之间彼此独立。

可选的，同一组下的所述共同的防雷器为一个防雷器或多个防雷器。

可选的，所有的Y型防雷电路共用一个防雷器接地。

可选的，所述防雷器为浪涌保护器SPD或压敏电阻器。

可选的，所述后级功率变换单元包括一个或多个DC/DC变换电路，各DC/DC变换电路的输入并联、输出独立；

每个DC/DC变换电路的输出端口上各设置有一个输出防雷电路，所述输出防雷电路为接在DC/DC变换电路的输出正极、输出负极和大地之间的由防雷器构成的Y型防雷电路。

或者，所述后级功率变换单元包括一个或多个DC/AC变换电路，各DC/AC变换电路的输入并联、输出独立；

每个DC/AC变换电路的输出端口上各设置有一个输出防雷电路，所述输出防雷电路包括多个一端连接在一起形成公共点、另一端一对一接在DC/AC变换电路的每一根输出端路以及大地上的防雷器。