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5月23日，河南新页电源有限公司总经理 薛洛良以《从量变到质变，迎接新能源行业新拐点》为主题进行演讲。
演讲整理
河南新页电源有限公司 薛洛良 总经理
各位朋友，大家好！
非常高兴有这个机会跟大家在一起交流，我讲的题目是《直流模块新架构》，不光是直流模块，实际上是直流系统的新架构，包括了配电变压器和配电装置。
昨天易能时代讲了一级拓扑，实际上我这个就是一级拓扑，经过了一级AC-DC转换，达到了使用的电压等级，单模块功率可以达到200kW以上，效率也很高。
讲直流充电避不开整流要求，我下面把整流的简单要求给大家回顾一下。
（1）PFC。在整流过程中会产生大量谐波，这个谐波是无功的一部分，因为无功由两个因子组成：一个是电感或者电容使电流滞后或者超前电压产生了无功；另外一个因子是谐波因子，谐波因子会产生很大的无功，在直流输电过程中会产生占40%-60%的输电能量。这个谐波产生的无功非常大，整流电路需要加PFS（无功功率的矫正装置）。在特高压输电时候加了很多电容电感来去除这个谐波（去除无功），这个无功对电网运行是有害的。按照国家的要求，有功功率上网占到90%以上，所以我们要对无功功率进行控制。
（2）纹波。装置需要平稳的直流，所以需要对纹波进行处理。
（3）功率控制。充电桩需要多大的功率是要控制它的，不是想充多少是多少。
（4）安全。涉及到设备安全和人员安全，整流装置不能把设备损坏了，人接触的部位不能有触电的风险。
（5）接地点的选择。整流装置是交流跟直流在共同的电器回路上，有两个接地点的话，就容易形成接地电流的回流，造成设备损坏和损耗的增加。不接地也不行，这个装置会产生静电过电压或者产生感应过电压，也会损坏设备，所以接地点的选择很重要，但是接地点定了以后会产生一个副作用（共模干扰），不管是整流还是逆变都有共模干扰的问题，你这个接地点选在哪儿，造成共模干扰的大小不一样。
第二个是整流方式。
（1）工频整流，三相全桥整流和单相全桥整流，电路的特点是损耗小，它没有开通或者关断损耗，二极管关断是靠换相电压进行的，它处于一个软关断状态，所以它没有关断损耗。开通的时候，二极管的电压也很低，所以损耗很小。特高压直流输电的时候就用了全桥整流（低频整流），它这个功耗低，但是它有一个副产品就是很大的无功，在特高压变电站加无功装置，消除这个谐波的无功场。
（2）高频整流。采用脉宽调制技术的整流方式，优点是PFC整流到1，功率控制稳定，这是两个非常优秀的特点。这个优秀的特点建立在三相交流电是一个非常优秀的电源。按理说，这么优秀就能给电动汽车充电了，但是有几个因素限制这么优秀的特性也完成不了给电动汽车充电。因为它有开断过程，所以有开通和截止损耗比较大。
现有的架构是两级变换，一个是从AC-DC，AC主要是380V的三相交流电，通过Boost（VIENNA）整流到800V，完成PFC=1控制。第二个是DC-DC变换，这个地方要尽量提高它的功率密度，同时起到了隔离的作用（电器跟前一级的隔离），使后一级的电压对地稳定，并且这一级功率控制也很简单，这是现在的两级控制。
我的整流回路是新型并联Buck整流回路，刚才说的是Boost的整流回路，Boost整流回路是升压整流，我这个Buck整流回路是降压整流电路。它的单模块并联运行，这个模块功率比较大，开关元器件少、成本低，只有AC-DC变换，它的效率比现在整流效率能减少40%的损失，甚至50%。Buck整流电路是电流源降压型整流电路，和Boost的整流电路是对应的“对偶”关系。
前面是现在架构的方式，专用变压器380V有一个接地点，AC-DC变换跟DC-DC变换有隔离，我现在是一级变换，中心点不直接接地，电压也不能用380V，要用在660V甚至更高。我选了两个电压等级，一个是660V，一个是1140V，这样的输出就可以达到750V直流或者1000V直流的作用。
这是Boost整流回路典型拓扑图，这个开关管并在了整流桥二极管的两端，它是并联结构，通过开关管的截止跟导通，使电感储能跟放能来升高直流输出电压。我现在用的Buck整流电路，它的开关管是串在二极管上面，它靠L4来作为储能元件，通过导通给L4储能，然后在截止时放能，来控制它的功率输出。
Buck整流电路是电流源降压型，Boost是电压源升压型，两者在电路与控制上是“对偶”的。但是我们现在普遍用得最多的就是Boost整流电路，很少用Buck整流电路，它有很多不好并联的地方，等会儿我会跟大家说。
刚才说了高频整流电路可以同时控制PFC，可以同时控制功率，有非常优秀的性能。但是为什么不能用在直流电动车充电上呢？有几个情况。
（1）直流母线电压对地波动。整流出来的直流母线电压是高频波动的，这样放在电动车上就不行，它对外壳感应电。
（2）电压不合适。输入三相交流电压380V时：Boost升压直流输出＞537V功率才可控，Buck 降压直流输出＜537V功率才可控，＜330V功率因数才能到1。
（3）还有产生共模干扰、建立空载电压难的问题。
我简单说一下电压波动的问题，这是一个单相的全桥整流电路，下面是接地，上面是火线（如图）。如果上半周工作的时候，是D1跟D4二极管导通，D4导通就是把负极接到了地；如果是下半周工作的时候，是D2跟D3导通，D2导通的时候，就把正极接了地。所以我们交流50赫兹的时候，这个半周是正接地，那个半周是负接地，这样带设备就运行不成了。
高频整流也是一样，在380V配电变压器有一个接地点，输出的直流正负极通过开关管来开通和关断，母线会出现对地波动，这样我们的设备就用不成，它的对地波动频率比较高，会在电动汽车的外壳上感应电。
那怎么办？我们接地点需要重新选择一下。这是特高压输电的拓扑图（如图），可控硅整流出来以后怎么办？我们把接地点选在这里，这样直流母线的两极对地电压就稳定了，不然特高压输电就没法弄，如果我们选择了变压器的中性点接地，正负母线对地电压波动，特高压输电就没有一个参考点了。所以，特高压输电把接地点选在这里，而没有选在变压器中性点，稳定了母线的对地电压，有利于特高压输电的运行。换流站现在都是用三组变，用18脉波整流，每相相差20度，产生18脉波整流的效果，18脉波整流主要是降低谐波含量（降低无功量）。
我把这个接地点也进行了改造，使变压器绕组中性点不接电，会产生什么结果呢？这个变压器在空载的时候可能会出现静电或者感应电压，我们要采取一些措施。另外，接地点选择了在输出点正负母线之间，正负母线对地电压得到正负绝对值相等，符号相反。这个接地点把对地电压波动的问题解决了，这样可以对外带负荷，母线正负电压对地稳定了。
包括控制地，现在高频整流、Boost整流，因为控制地都需要建一个虚拟地，我们现在这个地定了以后，在直流部分就不需要再建了，直流部分就用这个地做控制地用了，这样也简化了线路的结构。
刚才说了要选一个合适的电压等级，在Boost整流的时候，这个电压要大于537V，输出功率才可控。为什么大于537V？这是升压整流的拓扑图（如图），假设6个开关管都不工作，我们二极管就是一个全桥接线，它会输出一个固定的537V，低于537V，这个电路是不可控的。Buck整流电路是低于330V，它的PF是不可控的，所以要低于这个电压等级，这个Buck电路才能工作。我选了660V电压等级，这是我们国家发布的电压等级，在这个电压等级下有配电装置，还有一个是1140电压等级也是我们国家发布的电压等级，在矿山、油田经常用这两个电压等级。660V适合0-750V的直流输出，1140V适合0-1000V的输出。
Buck电路节能调制，可以减少损耗，功率密度可以降低。这是Buck并联的典型接线图，为什么要并联？提高频率，提高功率输出。
传统的并联为什么不行？电感的L2，这个电路是不对称的，不好并联，我有一个让它对称的办法，不在这里说了，将来有合作机会再说。
刚才我说共模干扰，因为选择接地点以后，这个共模电压跟电容会产生共模干扰，如果选择在这个点接地，共模干扰就小，但是我们选择那端接地就干扰大。
另外是安全用电，我三年前去一个公司讲，他说你的电安不安全，这个安全用电取决于两个，一个是对设备安全，一个是对人身安全。对设备安全就是不能过电压，对人身安全就是这个电不能出绝缘环节，这符合国家电气安全规则的。
另外就是成本控制，660V的电压等级我们都有现成的配电装置。我去年委托我国网智研院做了拓扑验证，基本上都没什么问题了，马上进入满功率验证，我们所做的电路功率非常大。
