CN110798123A - 改善共模干扰的变频驱动***及方法 - Google Patents
改善共模干扰的变频驱动***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110798123A CN110798123A CN201810866328.XA CN201810866328A CN110798123A CN 110798123 A CN110798123 A CN 110798123A CN 201810866328 A CN201810866328 A CN 201810866328A CN 110798123 A CN110798123 A CN 110798123A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power switch
- variable frequency
- mode interference
- improving
- drive system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 52
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
- H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种改善共模干扰的变频驱动***及方法，包括：功率变换器，将输入交流电转换为直流母线电压；逆变器，连接于功率变换器的输出端，将直流母线电压转化为输出交流电；电机，连接于逆变器的输出端，电机的外壳连接变频驱动***内部的地，受输出交流电的驱动运转；至少一散热器，绝缘固定于功率变换器及逆变器的功率半导体器件上。将散热器连接固定电位，功率变换器中第一功率开关管漏极上产生的第一位移电流流经第一回路，逆变器中各功率开关管集电极上产生的第二位移电流分别流经对应的第二回路，进而改善共模干扰。本发明可减小***体积、简化接线、降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及变频领域，特别是涉及一种改善共模干扰的变频驱动***及方法。
背景技术
变频驱动***通过改变电动机电源频率实现速度调节，从而调节负载，起到降低功耗，减小损耗，延长设备使用寿命的作用，变频是一种理想的高效率、高性能的调速手段，已被越来越多地应用到家电领域。如图1所示，变频驱动***1包括功率变换器11、逆变器12、电机13及散热器T1、T2，功率变换器11将输入交流电转换为直流母线电压，逆变器12将直流母线电压转换为，以此驱动电机13的绕组工作。在测试条件下，通过线路阻抗稳定网络14的固定阻抗测试共模干扰是否在标准以内；在实际工作环境下，所述线路阻抗稳定网络14不存在。
变频驱动***中的传导共模电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference)主要包括功率变换器传导共模电磁干扰以及逆变电路传导共模电磁干扰。
功率变换器传导共模电磁干扰的来源主要是电路中电位随时间剧烈改变的电节点在其对地的分布电容中产生位移电流，并流过地回路而造成的。通常，功率变换器11中金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)Q11的漏极经其封装壳的散热金属层通过绝缘垫片固定在外接散热器T1上，因此，金属-氧化物半导体场效应晶体管Q11的漏极对散热器T1存在一个分布电容Cj1，而散热器T1对地存在一个分布电容Ct1。与金属-氧化物半导体场效应晶体管Q11的漏极相连的节点n1的电位随金属-氧化物半导体场效应晶体管Q11的通断状态的改变而剧烈变化，即节点n1的du/dt很大。由此，节点n1的du/dt在分布电容Cj1和Ct1上会产生一个大的位移电流icm1，而该位移电流icm1通过接地线流入地回路中，形成共模干扰。
同样的，逆变电路12中各个绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)Q21～Q26的漏极经其封装壳的散热金属层通过绝缘垫片固定在外接散热器T2上，因此，各个绝缘栅双极型晶体管Q21～Q26的漏极对散热器T2各存在一个大的分布电容Cj31、Cj32、Cj33，而散热器T2对地存在一个分布电容Ct2；节点n21、n22、n23的电位随逆变电路12中各个绝缘栅双极型晶体管Q21～Q26的通断状态的改变而剧烈变化，即这三个节点的du/dt很大；由此，节点n21、n22、n23的du/dt在分布电容Cj31、Cj32、Cj33以及Ct2上会分别产生大的位移电流icm2，而上述三个位移电流icm2合并后通过接地线流入地回路中，形成共模干扰。并且，由于电机13外壳接地，考虑到逆变电路12三相输出端连接电机线圈的节点n21、n22、n23对电机外壳各存在一个大的分布电容Cj21、Cj22、Cj23，而如前所述节点n21、n22、n23的du/dt很大，由此，节点n21、n22、n23的du/dt在电机线圈对电机外壳分布电容Cj21、Cj22、Cj23上会分别产生大的位移电流icm3，而上述三个位移电流icm3合并后通过电机外壳的接地线流入地回路中，形成共模干扰。
如图2所示，现有技术一般通过在交流电源输入端设置多级共模滤波器15来改善功率变换器传导共模电磁干扰；其缺点是多级共模滤波器15的体积较大，设置在电路板上需占用较大位置，使得电路板的尺寸也必需相应增大；另外，引入多级共模滤波器15也会使得***的成本增加。现有技术还通过在逆变电路12输出端与电机13输入端之间设置三相共模滤波器16来改善逆变电路传导共模电磁干扰；如果使用坐式的三相共模滤波器，则体积较大，需占用较大空间位置；如果通过将电机的三相电源线缠绕在共模磁芯上形成三相共模滤波器，则必须由人手工绕制，并在其外部设置绝缘保护套，增加了生产成本。
因此，如何在改善变频驱动***共模干扰的同时不增大***体积、减小人力和物力成本已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善共模干扰的变频驱动***及方法，用于解决现有技术中变频驱动***改善共模干扰时存在的体积大、成本高等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善共模干扰的变频驱动***，所述改善共模干扰的变频驱动***至少包括：
功率变换器，用于将输入交流电转换为直流母线电压；
逆变器，连接于所述功率变换器的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电；
电机，连接于所述逆变器的输出端，所述电机的外壳连接所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地，受所述输出交流电的驱动运转；
至少一散热器，绝缘固定于所述功率变换器及所述逆变器的功率半导体器件上，且各散热器均连接固定电位。
优选地，所述固定电位为所述直流母线电压的正极、负极或分压节点。
优选地，所述直流母线电压的负极经第一电容后连接所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地。
更优选地，所述第一电容的容值为1nF～30nF。
优选地，所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地与外部的地之间串联第一电感。
优选地，所述功率变换器包括升压电路，降压电路或升降压电路。
优选地，所述功率变换器包括整流单元、第二电感、第一功率开关管、第一二极管及输出电容；所述整流单元的输入端分别连接所述输入交流电的火线和零线；所述第二电感的一端连接所述整流单元输出端的正极，另一端连接所述第一功率开关管的第一端；所述第一功率开关管的第二端连接所述整流单元输出端的负极，第三端连接第一控制信号；所述第一二极管的正极连接所述第一功率开关管的漏极，所述第一二极管的负极经过所述输出电容连接所述整流单元输出端的负极。
优选地，所述优选地，所述逆变器包括六个功率开关管，其中，第二功率开关管及第三功率开关管串联于所述直流母线电压的正极和负极之间，第四功率开关管及第五功率开关管串联于所述直流母线电压的正极和负极之间，第六功率开关管及第七功率开关管串联于所述直流母线电压的正极和负极之间，各功率开关管分别连接一控制信号。
优选地，所述功率变换器的输入端还连接第一共模滤波器，所述第一共模滤波器为单级或多级。
优选地，所述电机的输入端还连接第二共模滤波器。
更优选地，所述的改善共模干扰的变频驱动***包括两个散热器，分别固定于所述功率变换器及所述逆变器的功率半导体器件上，各散热器均连接固定电位。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善变频驱动***共模干扰的方法，所述改善变频驱动***共模干扰的方法至少包括：
将绝缘固定于功率变换器及逆变器的功率半导体器件上的散热器连接固定电位，以形成第一回路及第二回路，所述功率变换器中的功率开关管与所述散热器之间的分布电容上产生的第一位移电流流经所述第一回路，所述逆变器中连接所述功率变换器输出的直流母线电压负极的各功率开关管与所述散热器之间的分布电容上产生的第二位移电流分别流经对应的所述第二回路，进而改善共模干扰。
优选地，所述直流母线电压的负极与变频驱动***内部的地之间连接第一电容，以形成第三回路，所述逆变器中连接所述直流母线电压负极的各功率开关管、各电机绕组与电机外壳之间的分布电容上产生的第三位移电流分别流经对应的所述第三回路，进而改善共模干扰。
更优选地，采用第一电感抑制所述变频驱动***内部的地线上的第三位移电流。
如上所述，本发明的改善共模干扰的变频驱动***及方法，具有以下有益效果：
本发明的改善共模干扰的变频驱动***及方法在不增加任何外部电路和器件的情况下，只需通过散热器的固定电位接线处理，将功率变换器及逆变器中从散热器耦合到大地的共模噪音源有效屏蔽，从而改善功率变换器和逆变器中各功率开关管作为来源产生的共模电磁干扰。进一步，本发明的交流电源输入端可以不设置共模滤波器，或者设置的共模滤波器级数可以减少，进而大大降低生产成本；本发明的交流电源输入端设置的共模滤波器级数也可以与现有技术中的共模滤波器级数相同，进而更好的提高共模干扰的抑制效果。
本发明的改善共模干扰的变频驱动***及方法通过在直流母线负极与接地之间串接大电容，将逆变器电路中从电机线圈耦合到电机外壳的共模噪音源有效屏蔽，从而进一步改善逆变器中各功率开关管作为来源产生的共模电磁干扰。进一步，本发明的电机电源输入端可以不设置三相共模滤波器，相对于三相共模滤波器，串接的大电容体积较小，并且接线简单，便于操作，可同时降低器件成本和人工成本；本发明的电机输入端也可以设置三相共模滤波器，进而更好的提高共模干扰的抑制效果。
附图说明
图1显示为现有技术中的变频驱动***的结构示意图。
图2显示为现有技术中的改善共模干扰的变频驱动***的结构示意图。
图3显示为本发明的改善共模干扰的变频驱动***的一种结构示意图。
图4显示为本发明的改善共模干扰的变频驱动***的另一种结构示意图。
元件标号说明
1 变频驱动***
11 功率变换器
12 逆变器
13 电机
14 线路阻抗稳定网络
15 多级共模滤波器
16 三相共模滤波器
2 改善共模干扰的变频驱动***
21 功率变换器
211 整流单元
22 逆变器
23 电机
24 线路阻抗稳定网络
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3及图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图3所示，本实施例提供一种改善共模干扰的变频驱动***2及方法，所述改善共模干扰的变频驱动***2包括：
功率变换器21，逆变器22，电机23，第一电容Cy、第一电感L1及散热器T。
如图3所示，所述功率变换器21连接输入交流电，用于将所述输入交流电转换为直流母线电压。
具体地，所述功率变换器包括升压电路，降压电路或升降压电路，可根据需要设定不同的功率变换器结构，不以本实施例列举为限。如图3所示，在本实施例中，所述功率变换器包括整流单元211及升压电路中的一种，其中，所述升压电路包括第二电感L2、第一功率开关管Q11、第一二极管D1及输出电容C2。
更具体地，所述整流单元211的输入端分别连接所述输入交流电的火线L和零线N，所述整流单元211包括四个二极管及一滤波电容C1，四个二极管构成整流桥结构，所述滤波电容C1连接于整流桥的输出端之间，所述滤波电容C1的上极板为节点n4、下极板为节点n5。所述第二电感L2的一端连接所述整流单元211输出端的正极，另一端连接所述第一功率开关管Q11的漏极d。所述第一功率开关管Q11的源极连接所述整流单元211输出端的负极，栅极连接第一控制信号，所述第一控制信号控制所述第一功率开关管Q11的导通和关断，进而控制所述功率变换器21输出的直流母线电压的大小，在本实施例中，所述第一功率开关管Q11为金属-氧化物半导体场效应晶体管；在实际使用中可根据需要设定所述第一功率开关管Q11的类型，包括但不限于绝缘栅双极型晶体管，此时，所述第一功率开关管Q11的集电极连接所述第二电感L2、发射极连接所述整流单元211输出端的负极，门极连接所述第一控制信号；所述第一功率开关管Q11的漏极为节点n1、源极为节点n3。所述第一二极管D1的正极连接所述第一功率开关管Q11的漏极，所述第一二极管D1的负极经过所述输出电容C2连接所述整流单元211输出端的负极。所述输出电容C2的上极板作为所述直流母线电压的正极DC-BUS+(节点n6)，所述输出电容C2的下极板作为所述直流母线电压的负极DC-BUS-(节点n7)。所述第一二极管D1用于防止所述输出电容C2放电至所述直流母线电压的负极DC-BUS-。
需要说明的是，在本实施例中，所述输出电容C2为一个电容，在实际使用中，所述输出电容C2可以是多个电容的串、并联或串并联，不以本实施例为限。
如图3所示，所述逆变器22连接于所述功率变换器21的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电。
具体地，所述逆变器22的结构可根据需要选择任意一种结构，不以本实施例为限。如图3所示，在本实施例中，所述逆变器22包括六个功率开关管，构成三相逆变桥，其中，第二功率开关管Q21及第三功率开关管Q22串联于所述直流母线电压的正极DC-BUS+和所述直流母线电压的负极DC-BUS-之间(所述第二功率开关管Q21的集电极连接所述直流母线电压的正极DC-BUS+、发射极连接所述第三功率开关管Q22的集电极，所述第三功率开关管Q22的发射极连接所述直流母线电压的负极DC-BUS-)，所述第二功率开关管Q21与所述第三功率开关管Q22的连接点为节点n21；第四功率开关管Q23及第五功率开关管Q24串联于所述直流母线电压的正极DC-BUS+和所述直流母线电压的负极DC-BUS-之间(连接端口与所述第二功率开关管Q21及所述第三功率开关管Q22相同，在此不一一赘述)，所述第四功率开关管Q23与所述第五功率开关管Q24的连接点为节点n22；第六功率开关管Q25及第七功率开关管Q26串联于所述直流母线电压的正极DC-BUS+和所述直流母线电压的负极DC-BUS-之间(连接端口与所述第二功率开关管Q21及所述第三功率开关管Q22相同，在此不一一赘述)，所述第六功率开关管Q25与所述第七功率开关管Q26的连接点为节点n23；所述逆变器22中各功率开关管分别连接一控制信号。在本实施例中，所述逆变器22中各功率开关管为绝缘栅双极型晶体管，在实际使用中可根据需要设定各功率开关管的类型。所述逆变电路22的三相输出端连接所述电机23的三相输入端。
如图3所示，所述电机23连接于所述逆变器22的输出端，所述电机23的外壳连接所述改善共模干扰的变频驱动***2内部的地，受所述输出交流电的驱动运转。
具体地，所述电机23为三相电机，当电机的三相定子绕组(各相差120度电角度)通入输出交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流。
需要说明的是，在实际使用中，所述电机23可以为单相电机，则所述逆变器2的结构做适应性的修改，在此不一一赘述。
如图3所示，所述散热器T通过绝缘垫片与所述功率变换器21及所述逆变器22中的功率半导体器件固定在一起，以实现为所述功率变换器21中的第一功率开关管Q11、第一二极管D1以及所述逆变器22中的各功率开关管(Q21～Q26)散热的作用。在本实施例中，功率半导体器件包括第一功率开关管Q11～第七功率开关管Q26以及所述第一二极管D1，所述散热器T通过绝缘垫片贴合于各功率开关管及所述第一二极管D1的散热金属壳上。
具体地，所述散热器T的金属外壳连接于一固定电位，所述固定电位为所述直流母线电压的正极DC-BUS+、所述直流母线电压的负极DC-BUS-或所述直流母线电压的分压节点(当所述输出电容C2为多个电容的串联、并联或串并联时，各电容的任意连接节点均为固定点位)，所述固定电位也可通过增加分压电路对所述直流母线电压分压得到，进一步地，所述固定电位可通过额外增加的电路获得，不以本实施例列举为限。在本实施例中，所述散热器T的金属外壳连接所述直流母线电压的负极DC-BUS-。
更具体地，所述第一二极管D1对所述散热器T存在一个大的分布电容，由于节点n6与直流母线电压的正极DC-BUS+相连，在电路正常工作时所述直流母线电压稳定，所以节点n6电位也稳定，因此所述第一二极管D1对所述散热器T的分布电容对共模干扰的影响可以忽略。所述第一功率开关管Q11的漏极d对所述散热器T存在一个大的分布电容Cj1，而所述散热器T对所述改善共模干扰的变频驱动***2内部的地存在一个分布电容Ct；并且所述第一功率开关管Q11开关动作时，节点n1有大的du/dt，分布电容Cj1和Ct成为影响共模干扰的主要因素。节点n1的大的du/dt在分布电容Cj1和Ct上产生大的第一位移电流icm1。此时，由于所述散热器T连接至固定电位(所述直流母线电压的负极DC-BUS-)，则所述第一功率开关管Q11、所述第一功率开关管Q11的漏极与所述散热器T之间的分布电容Cj1及所述散热器T形成第一回路；所述第一位移电流icm1流经所述第一回路，而不会通过分布电容Ct以及接地线流入地回路中，从而改善功率变换器传导共模电磁干扰。
更具体地，如上所述节点n6电位稳定，因此，所述第二功率开关管Q21、所述第四功率开关管Q23及所述第六功率开关管Q25的集电极对所述散热器T的分布电容对共模干扰的影响可以忽略。所述第三功率开关管Q22、所述第五功率开关管Q24及所述第七功率开关管Q26的集电极对所述散热器T分别存在大的分布电容Cj31、Cj32、Cj33，并且在开关动作时，节点n21、n22、n23有大的du/dt；节点n21、n22、n23的大的du/dt在分布电容Cj31、Cj32、Cj33上会分别产生大的第二位移电流icm2。此时，由于所述散热器T连接至固定电位(所述直流母线电压的负极DC-BUS-)，所述第三功率开关管Q22、所述第五功率开关管Q24、所述第七功率开关管Q26及其对应的分布电容Cj31、Cj32、Cj33以及所述散热器T形成对应的第二回路，即所述第二回路包括三个回路，其中，一条回路为所述第三功率开关管Q22、所述第三功率开关管Q22与所述散热器T之间的分布电容Cj31及所述散热器T形成的回路，其他两条回路对应相应的功率开关管，具体路径在此不一一赘述。各分布电容Cj31、Cj32、Cj33上产生的第二位移电流icm2流经各对应的所述第二回路，而不会通过分布电容Ct以及接地线流入地回路中，从而改善逆变器传导共模电磁干扰。
需要说明的是，所述散热器T为一个，此时，需要所述功率变换器21中的第一功率开关管Q11、所述第一二极管D1及所述逆变器22中的各功率开关管(Q21～Q26)制备于同一平面。
如图3所示，所述直流母线电压的负极DC-BUS-经所述第一电容Cy后连接所述改善共模干扰的变频驱动***2内部的地。
具体地，所述第一电容Cy的容值设定为1nF～30nF，进一步地，所述第一电容Cy的容值优选为5nF、10nF、15nF或20nF。
更具体地，所述电机23中的三相绕组与所述电机23的外壳之间分别存在大的分布电容Cj21、Cj22、Cj23，节点n21、n22、n23的du/dt分别在所述电机23的线圈对所述电机23的外壳的分布电容Cj21、Cj22、Cj23上也产生大的第三位移电流icm3。此时，由于所述直流母线电压的负极DC-BUS-与所述改善共模干扰的变频驱动***2内部的地之间串接所述第一电容Cy，所述第三功率开关管Q22、所述第五功率开关管Q24、所述第七功率开关管Q26及其对应的分布电容Cj21、Cj22、Cj23以及所述第一电容Cy形成对应的第三回路，即所述第三回路包括三个回路，其中，一条回路为所述第三功率开关管Q22、所述第三功率开关管Q22连接的所述电机23的绕组与所述电机23的之间的分布电容Cj21及第一电容Cy形成的回路，其他两条回路对应相应的功率开关管，具体路径在此不一一赘述。各分布电容Cj21、Cj22、Cj23上产生的第三位移电流icm3流经各对应的所述第三回路，从而改善逆变器传导共模电磁干扰。
如图3所示，所述第一电感L1串联于所述改善共模干扰的变频驱动***2内部的地与外部的地PE之间。
具体地，所述第三位移电流icm3可能会有一小部分流入所述改善共模干扰的变频驱动***2内部的地中，所述第一电感L1抑制通过接地线流入地回路中的较小的那部分第三位移电流icm3。由于所述逆变器22中开关的频率很高，因此所述第三位移电流icm3为高频电流，此时利用电感的频率越高感抗越高的特性，使得高频电流icm3很难通过，起到了抑制所述第三位移电流icm3的作用，从而改善逆变电路传导共模电磁干扰。
需要说明的是，测试状态下，所述输入交流电与所述改善共模干扰的变频驱动***外部的地之间通过所述线路阻抗稳定网络(LSN，Line Impedance StabilizationNetwork)24连接，通过所述线路阻抗稳定网络24的固定阻抗测试共模干扰是否在标准以内；在实际工作环境下，所述线路阻抗稳定网络24不存在。
需要说明的是，本实施例还包括连接于所述功率变换器21输入端的第一共模滤波器(图中未显示)，所述第一共模滤波器为单级或多级，可根据对共模干扰抑制效果的要求进行设定。本实施例还包括连接于所述电机23输入端的第二共模滤波器(图中未显示)，在本实施例中，所述第二共模滤波器为三相共模滤波器，所述第二共模滤波器的类型可根据所述电机23的类型进行设定。
实施例二
如图4所示，本实施例提供一种改善共模干扰的变频驱动***及方法，与实施例一的不同之处在于，所述改善共模干扰的变频驱动***包括两个散热器，且各散热器分别连接所述直流母线电压的正极DC-BUS+。
具体地，如图4所示，本实施例包括第一散热器T1及第二散热器T2，所述第一散热器T1通过绝缘垫片与所述功率变换器21的功率半导体器件(所述第一功率开关管Q11以及所述第一二极管D1)固定在一起，以实现为所述功率变换器21中的第一功率开关管Q11、第一二极管D1散热的作用；所述第二散热器T2通过绝缘垫片与所述逆变器22的各功率半导体器件(所述第二功率开关管Q21～所述第七功率开关管Q26)固定在一起，以实现为所述逆变器22中的各功率开关管(Q21～Q26)散热的作用。所述第一散热器T1及所述第二散热器T2的金属外壳均连接所述直流母线电压的正极DC-BUS+。
需要说明的是，在实际应用中，所述第一散热器T1及所述第二散热器T2可连接不同的固定电位，不以本实施例为限。
更具体地，所述第一回路为所述第一功率开关管Q11、所述第一功率开关管Q11的漏极与所述第一散热器T1之间的分布电容Cj1、所述第一散热器T1及所述输出电容C2形成的回路。所述第二回路为所述第三功率开关管Q22、所述第五功率开关管Q24、所述第七功率开关管Q26及其对应的分布电容Cj31、Cj32、Cj33、所述第二散热器T2及所述输出电容C2形成的对应回路。
本实施例的改善共模干扰的变频驱动***的其他结构及方法与实施例一相同，在此不一一赘述。
需要说明的是，根据所述固定电位的选择不同，各回路流经的路径不同，本领域技术人员可根据固定电位的连接节点直接获得各回路的路径。
需要说明的是，本发明还可以包括三个及三个以上散热器，分别绝缘固定于所述第一功率开关管Q11、所述第一二极管D1、所述第二功率开关管Q21～所述第七功率开关管Q26上，其中，若干功率半导体器件共用同一个散热器，或各功率半导体器件分别对应一个散热器，可根据需要设定，在此不一一赘述。
由于本发明通过散热器的固定电位接线处理，将功率变换器电路中从散热器耦合到大地的共模噪音源有效屏蔽，从而改善功率变换器传导共模电磁干扰和逆变器传导共模电磁干扰；通过在直流母线电压的负极与接地之间串接大电容，将逆变器电路中从电机线圈耦合到电机外壳的共模噪音源有效屏蔽，从而改善逆变电路传导共模电磁干扰。因此，本发明可根据需要不设置共模滤波器，或者设置级数较低的共模滤波器，在有效抑制共模干扰的前提下，大大降低生产成本，或者设置多级共模滤波器(与现有技术相同的级数)，以此进一步提高共模干扰的抑制效果。此外，本发明的电机电源输入端可以不设置三相共模滤波器，相对于三相共模滤波器，串接的大电容体积较小，并且接线简单，便于操作，在有效抑制共模干扰的前提下，可进一步降低器件成本和人工成本，或者设置三相共模滤波器，以此进一步提高共模干扰的抑制效果。
综上所述，本发明公开一种改善共模干扰的变频驱动***及方法，包括：功率变换器，用于将输入交流电转换为直流母线电压；逆变器，连接于所述功率变换器的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电；电机，连接于所述功率变换器逆变器的输出端，所述电机的外壳连接所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地，受所述输出交流电的驱动运转；至少一散热器，绝缘固定于所述功率变换器及所述逆变器的功率半导体器件上，且各散热器均连接固定电位。将绝缘固定于功率变换器及逆变器的功率半导体器件上的散热器连接固定电位，以形成第一回路及第二回路，所述功率变换器中的功率开关管漏极上产生的第一位移电流流经所述第一回路，所述逆变器中发射极连接所述功率变换器输出的直流母线电压负极的各功率开关管集电极上产生的第二位移电流分别流经对应的所述第二回路，所述第一位移电流及所述第二位移电流不进入地回路，进而改善共模干扰。本发明可减小***体积、简化接线、降低成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (14)
1.一种改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于，所述改善共模干扰的变频驱动***至少包括：
功率变换器，用于将输入交流电转换为直流母线电压；
逆变器，连接于所述功率变换器的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电；
电机，连接于所述逆变器的输出端，所述电机的外壳连接所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地，受所述输出交流电的驱动运转；
至少一散热器，绝缘固定于所述功率变换器及所述逆变器的功率半导体器件上，且各散热器均连接固定电位。
2.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述固定电位为所述直流母线电压的正极、负极或分压节点。
3.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述直流母线电压的负极经第一电容后连接所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地。
4.根据权利要求3所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述第一电容的容值为1nF～30nF。
5.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述改善共模干扰的变频驱动***内部的地与外部的地之间串联第一电感。
6.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述功率变换器包括升压电路，降压电路或升降压电路。
7.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述功率变换器包括整流单元、第二电感、第一功率开关管、第一二极管及输出电容；所述整流单元的输入端分别连接所述输入交流电的火线和零线；所述第二电感的一端连接所述整流单元输出端的正极，另一端连接所述第一功率开关管的第一端；所述第一功率开关管的第二端连接所述整流单元输出端的负极，第三端连接第一控制信号；所述第一二极管的正极连接所述第一功率开关管的漏极，所述第一二极管的负极经过所述输出电容连接所述整流单元输出端的负极。
8.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述逆变器包括六个功率开关管，其中，第二功率开关管及第三功率开关管串联于所述直流母线电压的正极和负极之间，第四功率开关管及第五功率开关管串联于所述直流母线电压的正极和负极之间，第六功率开关管及第七功率开关管串联于所述直流母线电压的正极和负极之间，各功率开关管分别连接一控制信号。
9.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述功率变换器的输入端还连接第一共模滤波器，所述第一共模滤波器为单级或多级。
10.根据权利要求1所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述电机的输入端还连接第二共模滤波器。
11.根据权利要求1～10任意一项所述的改善共模干扰的变频驱动***，其特征在于：所述改善共模干扰的变频驱动***包括两个散热器，分别固定于所述功率变换器及所述逆变器的功率半导体器件上，各散热器均连接固定电位。
12.一种改善变频驱动***共模干扰的方法，其特征在于，所述改善变频驱动***共模干扰的方法至少包括：
将绝缘固定于功率变换器及逆变器的功率半导体器件上的散热器连接固定电位，以形成第一回路及第二回路，所述功率变换器中的功率开关管与所述散热器之间的分布电容上产生的第一位移电流流经所述第一回路，所述逆变器中连接所述功率变换器输出的直流母线电压负极的各功率开关管与所述散热器之间的分布电容上产生的第二位移电流分别流经对应的所述第二回路。
13.根据权利要求12所述的改善变频驱动***共模干扰的方法，其特征在于：所述直流母线电压的负极与变频驱动***内部的地之间连接第一电容，以形成第三回路，所述逆变器中连接所述直流母线电压负极的各功率开关管、各电机绕组与电机外壳之间的分布电容上产生的第三位移电流分别流经对应的所述第三回路。
14.根据权利要求12或13所述的改善变频驱动***共模干扰的方法，其特征在于：采用第一电感抑制所述变频驱动***内部的地线上的第三位移电流。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810866328.XA CN110798123A (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 改善共模干扰的变频驱动***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810866328.XA CN110798123A (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 改善共模干扰的变频驱动***及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110798123A true CN110798123A (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=69425442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810866328.XA Pending CN110798123A (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 改善共模干扰的变频驱动***及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110798123A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111628659A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-04 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 压缩机变频调速***及直流母线电压的控制方法 |
| CN111628660A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-04 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 压缩机变频调速***及直流母线电压的控制方法 |
| WO2023044848A1 (zh) * | 2021-09-26 | 2023-03-30 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种开关电路与电源装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1556581A (zh) * | 2004-01-09 | 2004-12-22 | 浙江大学 | 一种功率变换器共模干扰抑制方法 |
| CN103595243A (zh) * | 2013-11-23 | 2014-02-19 | 大连尚能科技发展有限公司 | 适用于抑制风力发电机驱动***中共模电磁干扰的方法 |
| CN106971828A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-21 | 东莞市奥海电源科技有限公司 | 板式变压器及带有该变压器的适配器和充电器 |
| CN208623578U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-03-19 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 改善共模干扰的变频驱动*** |
-
2018
- 2018-08-01 CN CN201810866328.XA patent/CN110798123A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1556581A (zh) * | 2004-01-09 | 2004-12-22 | 浙江大学 | 一种功率变换器共模干扰抑制方法 |
| CN103595243A (zh) * | 2013-11-23 | 2014-02-19 | 大连尚能科技发展有限公司 | 适用于抑制风力发电机驱动***中共模电磁干扰的方法 |
| CN106971828A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-21 | 东莞市奥海电源科技有限公司 | 板式变压器及带有该变压器的适配器和充电器 |
| CN208623578U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-03-19 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 改善共模干扰的变频驱动*** |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111628659A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-04 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 压缩机变频调速***及直流母线电压的控制方法 |
| CN111628660A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-04 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 压缩机变频调速***及直流母线电压的控制方法 |
| CN111628660B (zh) * | 2020-06-05 | 2021-08-27 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 压缩机变频调速***及直流母线电压的控制方法 |
| WO2021244669A1 (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-09 | 浙江鲲悟科技有限公司 | 压缩机变频调速***及直流母线电压的控制方法 |
| WO2023044848A1 (zh) * | 2021-09-26 | 2023-03-30 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种开关电路与电源装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6087628B2 (ja) | Ａｃ／ｄｃ変換回路 | |
| US8325500B2 (en) | Inverter filter including differential mode and common mode, and system including the same | |
| CN100463338C (zh) | 高压变频标准换流功率单元 | |
| RU2702103C2 (ru) | Инвертор с высокой удельной мощностью | |
| CN110798123A (zh) | 改善共模干扰的变频驱动***及方法 | |
| US10848020B2 (en) | Motor stator assembly, motor and electric vehicle having the same | |
| JP2009027925A (ja) | 基板 | |
| US9318253B2 (en) | Hybrid planar common-mode choke | |
| EP3171499A1 (en) | High power density inverter (i) | |
| US20120229977A1 (en) | Coaxial Capacitor Bus Termination | |
| JP5051227B2 (ja) | 電力変換装置用コモンモードフィルタおよび出力フィルタおよび電力変換装置 | |
| CN208623578U (zh) | 改善共模干扰的变频驱动*** | |
| CN111490638B (zh) | 电控组件及电器设备 | |
| US11601047B2 (en) | Electrical control assembly and electrical device | |
| JP2011041415A (ja) | 電力変換装置 | |
| Liu et al. | Evaluation on filter topologies in high power density converter design for power quality and EMI control | |
| CN209516921U (zh) | 空调的共模干扰抑制电路 | |
| US10554143B2 (en) | SYNDEM converter—a power electronic converter with all voltage and current sensors connected to a common reference point | |
| Fu et al. | Methodology for the volume minimization in non-isolated SiC based PV inverters | |
| JP5465023B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| CN205490196U (zh) | 结构紧凑型共直流母线侧并联三相pwm变换器*** | |
| CN209516920U (zh) | 抑制共模干扰的空调变频*** | |
| CN209402407U (zh) | 抑制共模干扰的空调变频*** | |
| Lambert et al. | Integrated drives for transport-A review of the enabling electronics technology | |
| CN216599430U (zh) | 开关电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 3136, Building C, No. 555, Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai, 200241 Applicant after: Shanghai Kunwu Fengdian Technology Co.,Ltd. Address before: Room 201, building 2, 188 Jinxiu Avenue, Yaozhuang Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG KUNWU TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information |