CN107949980A - 电压转换器，电的驱动***和用于减小干扰电压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从逆变器中消除干扰信号。为此在逆变器、尤其脉冲逆变器上在输入端设有电流补偿的扼流圈。这个电流补偿的扼流圈最好布置在逆变器的直流电压源与中间回路电容器之间。通过这种方式可以省去在逆变器的交流电压输出上的多相扼流圈。

Description

电压转换器，电的驱动***和用于减小干扰电压的方法

技术领域

本发明涉及一种电压转换器和一种具有电压转换器的电的驱动***以及一种用于减小干扰电压的方法。本发明尤其涉及减小电压转换器的干扰电压。

背景技术

德国专利文献DE 41 07 391 A1公开了一种电动车，具有电池供电的逆变器、尤其具有脉冲逆变器。电动车的三相行驶电动机通过逆变器馈电。逆变器获取其电池能。

脉冲逆变器在电容负荷时引起共模干扰，这种电容负荷例如由于弥散电容在连接的电机里面产生。在此期望，减小在电机周围辐射的干扰电压谱，用于改善例如无线电接收、尤其在中波频率范围里面。在此除了有源滤波技术以外例如已知，在脉冲逆变器与电机之间的连接导线里面组合共模扼流圈。因为所连接的电机通常是多相电机，这种共模扼流圈必需包围所有的连接导线。

因此，由于电动车的越来越重要意义对电压转换器存在需求，它能够有效同时成本有利地滤波干扰电压。

发明内容

为此本发明按照第一方面实现一个具有独立权利要求1特征的电压转换器。

因此本发明在第一方面实现一个电压转换器，它具有逆变器和电流补偿的扼流圈。所述逆变器包括两相的直流电压输入。所述直流电压输入可与直流电压源连接。此外所述逆变器包括多相的交流电压输出。所述交流电压输出尤其可以具有至少三相端子。所述交流电压输出可以与耗电器连接。所述电压转换器的电流补偿的扼流圈可以布置在在逆变器的直流电压输入与直流电压源之间。

按照本发明的另一方面本发明实现一种具有并列权利要求9的特征的、用于减小干扰电压的方法。

因此本发明实现一种用于减小电压转换器的干扰电压的方法，具有步骤，制备逆变器，它具有两相的直流电压输入和多相的交流电压输出，以及将电流补偿的扼流圈与逆变器的直流电压输入耦联。

本发明基于这种思考，在逆变器的输入上设有电流补偿的扼流圈，用于以这种方式使逆变器的共模干扰最小化。为此所需的电流补偿的扼流圈最好在逆变器的直流电压端上位于中间回路电容器与输入端的Y电容器之间。在此所述中间回路电容器位于逆变器的两个输入端子之间。所述Y电容器分别位于基准电位与逆变器的直流电压输入端子之间。

通过布置电流补偿的扼流圈在逆变器的输入端上可以非常好地使逆变器共模干扰最小化。因此输出端在逆变器与耗电器之间的多相连接中，在这个多相连接中无需电流补偿的扼流圈，由于在逆变器与耗电器之间的较高的相数这将是非常费事的。因此按照本发明的电压转换器能够简单且成本有利地抑制干扰。

按照一个实施方式，所述逆变器的直流电压输入包括第一端子和第二端子。所述电压转换器的电流补偿的扼流圈还包括第一绕组和第二绕组。电流补偿的扼流圈的第一绕组布置在逆变器的直流电压输入的第一端子与直流电压源的第一端子之间。电流补偿的扼流圈的第二绕组布置在逆变器的直流电源输入的第二端子与直流电压源的第二端子之间。

按照另一实施方式，所述逆变器的交流电压输出包括许多相端子。在此在基准电位与逆变器的每个相端子之间布置电容器。通过这种Y电容器能够，将交流电压端的干扰移动到逆变器的直流电压端上。

按照另一实施方式，所述逆变器的交流电压输出包括许多相端子，其中，在基准电位与逆变器的每个相端子之间布置由电容器和电阻组成的串联电路。因此电容器与电阻形成RC环节。通过这种方式能够，有针对性地对于给定的频率范围衰减由逆变器辐射的干扰电压谱。通过加入电/欧姆电阻可以使耦出的共模电流最小。

按照另一实施方式，所述电容器以及由电容器和电阻组成的串联电路与逆变器一起布置在公共的导线模块里面。通过在公共的模块里面组合逆变器和电容器或RC环节能够实现紧凑的结构。此外，对于逆变器排热和排出RC环节的电损失功率设有公共的冷却。

按照另一实施方式，所述电容器以及由电容器和电阻组成的串联电路布置在耗电器的端子元件上。例如，所述电容器以及RC环节可以在耗电器端布置在耗电器的接线端附近。

按照另一实施方式，所述电压转换器还包括一中间回路电容。这个中间回路电容器布置在逆变器的直流电压输入的第一端子与第二端子之间。尤其所述中间回路电容器布置在逆变器的电流补偿的扼流圈与直流电压输入之间。此外，所述电压转换器也可以包括所谓的Y电容器。在此，这些Y电容器分别在一端与公共的基准电位连接。在此，Y电容器的另一端子分别与逆变器的端子耦联。在此，Y电容器布置在电流补偿的扼流圈前面，即，Y电容器布置在直流电压源与电流补偿的扼流圈之间。因此，在这个实施例中电流补偿的扼流圈布置在Y电容器与中间回路电容器之间。

按照用于减少干扰电压的方法的另一实施例，本方法包括用于分别布置电容器或由电容器和电阻组成的串联电路（RC环节）在基准电位与逆变器的多相交流电压输出的每个相之间。

按照另一方面本发明实现一种电的驱动***，具有一直流电压源、一电动机和一按照本发明的电压转换器。

附图说明

本发明的其它实施方式和优点由下面结合附图的描述给出。附图示出：

图1具有按照一个实施例的电压转换器的电驱动***示意图；

图2具有按照另一实施例的电压转换器的电驱动***示意图；

图3以按照实施例为基础的减少干扰电压方法的流程示意图。

具体实施方式

图1示出按照一实施方式的电驱动***的示意图。电驱动***包括直流电压源2、耗电器3以及电压转换器1。此外，电驱动***必要时根据需要也可以包括其它部件。但是，为了更好地理解本发明在这里未示出电驱动***的可能的其它部件。直流电压源2例如可以是电池。尤其例如作为直流电压源2实现电动车的牵引电池。但是作为直流电压源2还能够实现其它任何的直流电压源。耗电器3例如可以是三相电动机，如同在这里所示的那样。在此，作为耗电器3例如是任何的电动机。电动机3尤其可以是异步电动机或同步电动机。在这里所示的用于耗电器3的三电相数量同样理解为只是示例性的。此外也可以是任何的电动机，或者也可以是其它任何的耗电器，它们具有不同于三个的相数量。尤其也可以是具有六相的耗电器。

尽管在下面如下地描述电驱动***，电压转换器1由直流电压源2供电，并且逆变器1在输出上与耗电器3连接，由此驱动***还可以在必要时在另一运行模式中将由电动机在发电机运行中提供的电能通过逆变器1变成直流电压。因此这个直流电压可以存入到直流电压源2里面，用于例如以这种方式充电电池。

在此，电压转换器1包括逆变器10。逆变器10例如可以是脉冲逆变器（PWR）。如同在图1中简示的那样，逆变器10尤其可以包括许多控制元件S1至S6。这些控制元件例如可以是IGBT或MOSFET形式的半导体开关元件。但是已知逆变器、尤其是脉冲逆变器的原则构造，由此在这里无需详细描述其构造。

在直流电压端上逆变器10具有两相的直流电压输入110。在此直流电压输入110的第一端子111与直流电压源2的端子21连接。逆变器10的直流电压输入110的另一端子112与直流电压源2的另一端子22连接。电压转换器1在直流电压源2与逆变器10之间还包括电流补偿的扼流圈11。在此电流补偿的扼流圈11包括两个绕组11a和11b。电流补偿的扼流圈11的绕组布置在直流电压源2的第一端子21与逆变器10的第一端子111之间。电流补偿的扼流圈11的第二绕组11b布置在直流电压源2的第二端子22与逆变器10的直流电压输入110的第二端子112之间。

电压转换器1还可以在逆变器10的电流补偿扼流圈11与直流电压输入110之间包括中间回路电容器12。这个中间回路电容器22通过一个端子与电流补偿扼流圈11的第一绕组11a与逆变器10的直流电压输入110的第一端子111之间的电流路径连接。中间回路电容器12的另一端子与电流补偿扼流圈11的第二绕组11b与逆变器10的直流电压输入110的第二端子112之间的电流路径连接。

此外，电压转换器1还可以在电流补偿的扼流圈11与直流电压源2之间包括两个所谓的Y电容器13-1和13-2。在此，第一电容器13-1在一端与在直流电压源的第一端子21与电流补偿扼流圈11的第一绕组11a之间的电流路径连接。这个电容器13-1的另一端子与基准电位连接。类似地，第二电容器13—2在一端与在直流电压源2的第二端子22与电流补偿扼流圈11的第二绕组11b之间的电流路径连接。这个第二电容器13-2的另一端子同样与基准电位连接。

为了连接电压转换器1与直流电压源2，电压转换器1可以通过适合的电缆连接20与直流电压源2连接。

在电压转换器1的逆变器10的输出端上逆变器10在交流电压输出120上提供多相的交流电压。如上所述，在这里所示的三相交流电压输出只理解为示例性的。同样还可以是不同于三个的交流电压相数量。

在在这里所示的实施例中，交流电压输出120包括三个端子121,122和123。这些端子121至123的每个端子与耗电器3的对应端子连接。在这里在电压转换器1与耗电器3之间也可以设有适合的电缆连接30。此外，在各个相端子、即在逆变器10的端子121至123与耗电器3之间的一端上与另一端上的基准电位之间分别设有输出端的电容器14-1,14-2和14-3。第一电容器14-1的第一端子可以与逆变器的交流电压输出120的第一端子121与耗电器3的第一相端子之间的电流路径电连接。第一电容器14-1的另一端子与基准电位电连接。类似地，第二电阻14-2可以连接在交流电压输出120的第二端子122和耗电器3的第二相端子的一端上与基准电位的另一端上之间的电流路径中。第三电容器14-3同样与在交流电压输出120的第三端子123与耗电器3的第三相端子之间的一端上与基准电位的另一端上之间的电流路径连接。

在基准电位与交流电压输出120端子121,122和123之间的输出端电容器14-i例如可以共同地与逆变器10布置在公共的导线模块里面。在此尤其能够，使逆变器10和电容器14-i例如布置在公共的衬底上。替代地，布置在逆变器10的交流电压端子120上的端子121,122和123与基准电位之间的电容器14-i也可以与耗电器3共同地布置在一个单元里面。例如，电容器14-i可以布置在耗电器3的接线端上。

图2示出电驱动***的另一实施方式，具有按照一实施方式的电压转换器1。这个实施方式在很大程度上与上述实施方式一致。两个实施方式的不同之处仅在于，在按照图2的实施方式中代替在交流电压输出120的端子121,122和123与基准电位之间的电容器14-i，现在设有由电容器14-i和电阻/欧姆电阻15-i组成的串联电路。在此不重要的是，电阻15-i是否布置在基准电位与相应的电容器14-i之间，或者是否替代地使电阻布置在电容器与交流电压输出120的各个端子121,122和123之间，并因此所有三个电容器14-i在一端与公共的基准电位连接。

因此，每个由电阻15-i和对应的电容器14-i组成的串联电路形成RC环节。在此，附加的欧姆电阻15-i作为衰减电阻。在此这些电阻最好选择尽可能大。在此对于电阻15-i的大小可以使各个RC环节在给定的频率范围上优化。RC环节的边界频率fg通过RC环节的电阻R和电容器C给出：

fg=1/(2π*R*C)。

尤其作为要优化的频率范围例如对于无线电接收的去干扰可以在中波带中选择。在此边界频率要选择大于2MHz。

在此，这种附加加入的电阻15-i能够使附加耦出的共模电流最小化，并且衰减由逆变器10辐射的干扰电压谱，尤其对于有目的给定的频率范围。

如果电阻15-i或由电阻15-i和电容器14-i的串联电路组成的RC环节共同地与逆变器10的元器件布置在公共的导线模块里面，由此在这种情况下能够实现特别有效的构造。尤其能够，用于冷却逆变器10的冷却器同时用于RC环节排热，尤其是在欧姆电阻15-i上转换成热量的电能。替代地与在图1中所示的实施例类似在这里也可以在耗电器3里面布置由电阻14-i和15-i组成的RC环节。

在此，作为电阻15-i或者作为电容器14-i原则上可以选择任何的实施方式。例如尤其是陶瓷的SMD电容器和SMD芯片电阻。

按照本发明的、具有在逆变器10的直流电压输入上的电流补偿的扼流圈11的电压转换器1可以用于任何的应用。因此，例如电的驱动***用于电动车或混合动力车。此外同样可以设想逆变器馈电的工业驱动装置。此外，按照本发明的电压转换器例如也可以用于工业逆变器、例如用于太阳能设备或类似设备。

图3示出一种用于减小以实施方式为基础的电压转换器干扰电压的方法流程的示意图。在步骤S1中提供一个逆变器，具有两相的直流电压输入和单相的交流电压输出。在步骤S2中将这个提供的逆变器在直流电压输入上与电流补偿的扼流圈耦联。此外，可以在步骤S3中在基准电位与逆变器的多相交流电压输出的每个相之间分别布置电容器或替代地由电容器和电阻组成的串联电路。

总之，本发明涉及成本有利且有效地从逆变器中消除干扰信号。为此在逆变器、尤其脉冲逆变器上在输入端设有电流补偿的扼流圈。这个电流补偿的扼流圈最好布置在直流电压源与逆变器的中间回路电容器之间。通过这种方式可以省去在逆变器的交流电压输出上的多相扼流圈。

Claims (10)

1. 一种电压转换器（1），具有

一逆变器（10），具有两相的直流电压输入（110），它可以与直流电压源（2）连接，并且具有多相的交流电压输出（120），它可以与耗电器（3）连接；和

一电流补偿的扼流圈（11），它布置在逆变器（10）的直流电压输入（110）与直流电压源（2）之间。

2.如权利要求1所述的电压转换器（1），其中，所述直流电压输入（120）包括第一端子（111）和第二端子（112），并且其中，所述电流补偿的扼流圈（11）包括第一绕组（11a）和第二绕组（11b），其中，第一绕组（11a）布置在逆变器（10）的直流电压输入（110）的第一端子（111）与直流电压源（2）的第一端子（21）之间，并且第二绕组（11b）布置在逆变器（10）的直流电源输入（11）的第二端子（112）与直流电压源（2）的第二端子（22）之间。

3.如权利要求1或2所述的电压转换器（1），其中，所述逆变器（10）的交流电压输出（120）包括许多相端子（121,122,123），并且其中，在逆变器（10）的每个相端子（121,122,123）与基准电位之间布置电容器（14-i）。

4.如权利要求1或2所述的电压转换器（1），其中，所述逆变器（10）的交流电压输出（120）包括许多相端子（121,122,123），并且其中，在逆变器（10）的每个相端子（121,122,123）与基准电位之间布置由电容器（14-i）和电阻（15-i）组成的串联电路。

5.如权利要求3或4所述的电压转换器（1），其中，所述逆变器（14）以及电容器（14-i）以及由电容器（14-i）和电阻（15-i）组成的串联电路布置在公共的导线模块里面。

6.如权利要求3或4所述的电压转换器（1），其中，所述电容器（14-i）以及由电容器（14-i）和电阻（15-i）组成的串联电路布置在耗电器（3）的端子元件上。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电压转换器（1），还包括一中间回路电容器（12），它布置在逆变器（10）的直流电压输入（110）的第一端子（111）与第二端子（112）之间，其中，所述中间回路电容器（12）布置在逆变器（10）的电流补偿的扼流圈（11）与直流电压输入（110）之间。

8.一种电的驱动***，具有：

一直流电压源（2）；

一电动机；和

一如权利要求1至7中任一项所述的电压转换器（1）。

9.一种用于减小电压转换器的干扰电压的方法，具有步骤：

制备（S1）逆变器（10），它具有两相的直流电压输入（110）和多相的交流电压输出（120）；

将电流补偿的扼流圈（11）与逆变器（10）的直流电压输入（110）耦联。

10.如权利要求9所述的方法，还包括步骤（S3），用于分别布置电容器（14-i）或由电容器（14-i）和电阻（15-i）组成的串联电路在逆变器（10）的基准电位与多相交流电压输出（120）的每个相之间。