FI122085B - Suotokuristinjärjestely - Google Patents

Suotokuristinjärjestely Download PDF

Info

Publication number
FI122085B
FI122085B FI20075873A FI20075873A FI122085B FI 122085 B FI122085 B FI 122085B FI 20075873 A FI20075873 A FI 20075873A FI 20075873 A FI20075873 A FI 20075873A FI 122085 B FI122085 B FI 122085B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
magnetic
arrangement according
core
phase
throttle arrangement
Prior art date
Application number
FI20075873A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075873A0 (fi
FI20075873A (fi
Inventor
Nicklas Soedoe
Original Assignee
Vacon Oyj
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vacon Oyj filed Critical Vacon Oyj
Priority to FI20075873A priority Critical patent/FI122085B/fi
Publication of FI20075873A0 publication Critical patent/FI20075873A0/fi
Priority to EP08169522.3A priority patent/EP2068430A3/en
Priority to US12/327,545 priority patent/US7902956B2/en
Publication of FI20075873A publication Critical patent/FI20075873A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122085B publication Critical patent/FI122085B/fi

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/26Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/263Fastening parts of the core together
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/106Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F2017/0093Common mode choke coil
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123Suppression of common mode voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0092Inductor filters, i.e. inductors whose parasitic capacitance is of relevance to consider it as filter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

SUOTOKURISTIN JÄRJESTELY
Tekniikan ala 5 Tämän keksinnön kohteena on tehoelektroniikkalaitteen, erityisesti aktiivisella verkkosillalla varustetun PWM-taajuusmuuttajan, suotokuristin-järjestely. Kuristinjärjestely soveltuu kolmivaiheisen verkkovirran yliaaltojen ja yhteismuotoisten häiriövirtojen suodattamiseen, mutta sitä voi käyttää rajoittamaan myös kolmivaiheisen lähtövirran yliaaltoja.
10
Tunnettu tekniikka
Aktiivisen verkkosillan, jossa verkkosillassa käytetään puolijohde-kytkimiä, käyttäminen taajuusmuuttajissa on tunnetusti tarpeellista silloin, kun 15 taajuusmuuttajaan liitetyn moottorin jarrutusenergia halutaan johtaa takaisin syöttöverkkoon. On myös tunnettua, että aktiivisen verkkosillan tuottaman verkkovirran käyrämuoto on lähes sinimuotoista. Näinollen sen yliaaltosisältö on alhainen mikä on myös peruste käyttää aktiivista verkkosiltaa esimerkiksi sellaisissa tapauksissa joissa sähkökäytön verkkovirran on täytettävä alan 20 standardien, kuten IEC/EN 61000-3-12, mukaiset vaatimukset.
PWM-taajuusmuuttajassa aktiivinen verkkosilta sisältää normaalisti samanlaisen aktiivisen tehopuolijohdekytkimillä toteutetun siltakytkennän (AFE, kuvio 2) kuin moottoria syöttävä vaihtosuuntaajakin (INU, kuvio 1). Verkkosilta voi olla yhteinen usealle vaihtosuuntaajalle ns. yhteisissä DC-kiskosto-25 järjestelmissä.
AFE-yksikön ja syöttöverkon väliin on tunnetusti kytkettävä passiivisista komponenteista koostuva suodatinyksikkö verkkovirran yliaaltojen rajoit-^ tamiseksi sekä halutun vaihesiirron aikaansaamiseksi verkkojännitteen ja ™ verkkovirran välille. Yksinkertaisimmillaan suodatin on pelkkä kolmivaiheinen
CO
9 30 kuristin, mutta syöttöverkon kytkentätaajuisen jännitesärön rajoittamiseksi on o normaalisti tarpeen käyttää täydellisempää suodatinratkaisua, esimerkiksi kuviin on 2 mukaista LFU-suodatinyksikköä joka sisältää kaksi kolmivaiheista kuristin-
CL
ta joiden väliin on kytketty vaihekohtaiset kondensaattorit. Kondensaattorit ja oB kuristin L2 toimivat tässä AFE-yksikön tuottaman kytkentätaajuisen virran suo-
LO
35 dattimena, jonka tarkoituksena on alentaa jännitteen säröä syöttöverkon liitän-täpisteessä (Uu, Ui_2, Ui_3,)·
Tunnetun tekniikan mukaisesti LFU-yksikössä käytetään erillisiä, esimerkiksi kuvion 3 mukaisia kolmivaiheisia kuristimia Li, L2. Ratkaisun haitta- 2 puolena kahden erillisen kuristimen tarvitsema suuri tilantarve ja kustannus. Vaihekohtaisten kuristimien käyttäminen on myös mahdollista, mutta tässä tapauksessa tilantarve ja kustannus ovat vielä suuremmat.
Eräs kuvion 3 mukaisen kuristinratkaisun heikkous on myös se, että 5 sen kyky vaimentaa yhteismuotoisia virtoja on heikko. Yhteismuotoiset, eli kaikissa vaiheissa samanvaiheisesti kulkevat virrat, aiheutuvat suurimmaksi osaksi AFEn ja INUn nopeiden tehopuolijohdekytkimien kytkentäilmiöistä, ja ne ovat tunnetusti pääasiallinen syy laitteen ympäristöönsä aiheuttamiin suurtaajuisiin häiriöihin. Syöttöverkkoon kaapeleita pitkin johtumalla aiheutettuja häiriöitä voi-10 daan tunnetusti vaimentaa tehokkaasti ns. yhteismuotoisella kuristimella, joka muodostaa suuren impedanssin samanvaiheisille virroille mutta hyvin pienen impedanssin eromuotoisille virroille. Tämän takia, silloin kun suurtaajuisia häiriöitä on vaimennettava, on mahdollista että laitteen syöttöliitäntään on lisättävä muiden kuristimien lisäksi vielä esimerkiksi kuvion 5 mukainen suodatinkuristin. 15
Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön kohteena on tehoelektroniikkalaitteen, erityisesti aktiivisella verkkosillalla varustetun taajuusmuuttajan, suotokuristinjärjestely, 20 jolla vältetään tunnetun tekniikan epäkohdat. Keksinnön mukainen suotokuristinjärjestely sisältää kaksi erillistä sarjaankytkettyä kolmivaiheista käämitystä, joiden väliseen liitäntäpisteeseen on mahdollista kytkeä vaihekohtaiset kondensaattorit. Kuristimella on paitsi verkkovirran eromuotoisia yliaaltoja vaimentava impedanssi, samalla myös huomattava yhteismuotoisia virtoja vaimentava 25 impedanssi. Keksinnön mukaisella kuristimella on myös mahdollista asetella ero-ja yhteismuotoisten impedanssien suuruuksia toisistaan riippumattomasti.
^ Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kuristimen kaksi kolmivaiheista o ™ käämitystä on järjestetty kahden erillisen ja päällekkäisen, ts. samansuuntaisiin
CD
9 30 tasoihin järjestetyn, magneettisydämen ympärille, jotka sydämet on kumpikin o muotoiltu muodostamaan suljetun magneettipiirin, ja jotka sydämet on yhdistetty toisiinsa kolmella magneettivuota hyvin johtavalla yhdyspalalla yhtenäisen
CL
magneettipiirin aikaansaamiseksi. Käämitysten suunnat ovat sellaiset, että oS kunkin vaihevirran magneettisydämiin aikaansaamat vuot ovat vastakkais in 35 suuntaiset, jolloin eromuotoisen virran aikaansaama vuo kiertää yhdyspalojen ^ kautta magneettisydämestä toiseen. Sydänten ja yhdyspalojen magneettisten materiaalien valinnoilla (jotka voivat olla erilaiset), käämitysten kierrosmäärillä ja mahdollisilla ilmaväleillä esimerkiksi yhdyspalojen ympärillä on mahdollista ase- 3 telia eromuotoisen virran yliaaltoja rajoittavaa induktanssia. Yhteismuotoisen virran aikaansaamat vuot sensijaan kiertävät pelkästään magneettisydämissä kulkematta yhdyspalojen kautta sydämestä toiseen. Näinollen yhteismuotoista virtaa rajoittavan induktanssin suuruuteen voidaan vaikuttaa magneettisydänten 5 materiaalivalinnoilla, käämitysten kierrosmäärillä ja mahdollisilla magneettisydänten ilmaväleillä.
Keksinnön erään edullisen sovellusmuodon mukaisesti yhdyspalat on jaettu kahteen osaan, joiden väliin on lisätty kolmas muiden sydänten kanssa samansuuntaiseen tasoon järjestetty magneettisydän, joka on myös muotoil-10 tu muodostamaan suljetun magneettipiirin. Tämän kolmannen magneettisydä-men ympärille ei ole järjestetty käämitystä. Tällainen kuristinratkaisu mahdollistaa sen, että silloin kun kuristinten Li ja l_2 (kuvio 2) eromuotoiset virrat ovat erisuuruiset, tämän virtaeron aikaansaama vuokomponentti pääsee kulkemaan kyseisen kolmannen magneettisydämen kautta. Eromuotoiset virrat ovat 15 erisuuruiset esimerkiksi silloin, kun käämitysten väliseen liitäntäpisteeseen on kytketty vaihekohtaiset kondensaattorit, jolloin kuristimen Li kautta kulkeva kyt-kentätaajuinen virta on huomattavasti pienempi kuin kuristimen l_2 kautta kulkeva vastaava virtakomponentti.
20 Kuristimessa voidaan käyttää esimerkiksi pulveri- tai ferriitti- materiaaleista valmistettuja sydänaineita, jotka soveltuvat erityisen hyvin suurtaajuisten yhteismuotoisten virtojen vaimentamiseen. Tietyissä kuristin-geometrioissa on mahdollista käyttää myös stanssattuja ja päällekkäin ladottuja sydänosia.
25 Silloin kun magneettisydämet koostuvat erillisistä paloista jotka liite tään toisiinsa, kuristimen käämitykset voidaan käämiä erillisten kelarunkojen ympärille jotka sitten asennetaan valmiina käämityksinä paikoilleen sydänosien ^ ympärille. Sydänten ollessa ympyränmuotoisia käämitykset voi valmistaa esi- ^ merkiksi toroidimuuntajista ja -kuristimista tunnetuksi tulleella tekniikalla. Eh to o 30 tyista valmistusteknistä etua voi saavuttaa silloin, kun molemmat käämityistä 0 magneettisydämistä koostuvat alikokoonpanot ovat täsmälleen samanlaiset.
1 CC Q_
Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle ratkaisulle tunnusomaiset oo piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1, ja sen edullisille sovellutusmuodoille
LO
£$ 35 tunnusomaiset piirteet muissa patenttivaatimuksissa.
O
<m Keksinnön mukainen kuristinjärjestely soveltuu parhaiten kohteisiin, joissa syöttöverkon suuntaan on kytketty aktiivinen tulosilta, esimerkiksi ns. AFE-sillalla varustetut PWM-taajuusmuuttajat. Samanlaista kuristinta voidaan 4 toki käyttää myös taajuusmuuttajan lähtöpuolella vaimentamaan moottoripiiriin syötettyjä yliaaltoja ja yhteismuotoisia virtoja. Järjestely sopii erityisesti PWM-taajuusmuuttajalle ominaisten kytkentätaajuisten yliaaltojen suodattamiseen sekä jännitepulssien nousu- ja laskureunojen jyrkkyyden loiventamiseen (du/dt 5 suodatus).
Piirustusten lyhyt kuvaus 10
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuvio 1 esittää taajuusmuuttajan pääpiiriä
Kuvio 2 esittää aktiivisella verkkosillalla varustetun PWM-15 taajuusmuuttajan aktiivista tulosiltaa suodattimineen,
Kuvio 3 esittää tunnettua kolmivaiheista kuristinratkaisua,
Kuviot 4a ja 4b esittävät magneettivuon kulkureittejä ero-ja yhteis-muotoisella virralla kuvion 3 mukaisessa kuristinratkaisussa,
Kuvio 5 esittää tunnettua kolmivaiheista toroidimallista kuristinrat-20 kaisua yhteismuotoisten virtojen vaimentamiseksi,
Kuvio 6 esittää keksinnön mukaista kuristinratkaisua,
Kuviot 7a ja 7b esittävät magneettivuon kulkureittejä ero- ja yhteis-muotoisella virralla kuvion 6 mukaisessa kuristinratkaisussa,
Kuvio 8 esittää toista keksinnön mukaista kuristinratkaisua, 25 Kuvio 9 esittää erisuuruisten eromuotoisten virtojen aikaansaamien vuokomponenttien kulkureittejä kuvion 8 mukaisessa kuristinratkaisussa,
Kuviot 10a ja 10b esittävät vaihtoehtoisia keksinnön mukaisia kuris-^ tinratkaisuja.
(M
i
CD
9 30 Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus
CO
o g Kuvio 1 sisältää lohkokaaviotason kuvauksen verkkoonjarruttavalla
CL
pyörimisnopeuden säädöllä varustetusta kolmivaiheisesta AC-moottorikäytöstä, oo johon kuuluu suodatinyksikkö LFU, verkkoonjarruttava verkkosilta AFE, taa-
LO
£ 35 juusmuuttajan välipiirin tasajännitteen suotokondensaattori Cdc, vaihtosuuntaa- ° ja INU, joissakin tapauksissa tarpeellinen lähtösuodin L sekä moottori M. Tämä keksintö kohdistuu suodatinyksikköön LFU, ja erityisesti siihen kuuluvaan kuris- 5 timeen. Samanlaista kuristinta voi käyttää myös lähtösuotimena L, jossa se tuo etuja mm. yhteismuotoisten häiriöiden vaimennuksessa.
Kuviossa 2 on esitetty yksityiskohtaisempi piirikaavio lohkoista LFU 5 ja AFE. LFU-yksikköön kuuluu kaksi kolmivaiheista kuristinta Li ja l_2, jotka on käämitty esimerkiksi sen suuntaisesti kuin kuviossa on tunnetulla täplämerkin-nällä esitetty. Suodatinyksikköön LFU kuuluu normaalisti myös kuristinten väliin kytketyt vaihekohtaiset kondensaattorit Ci, joiden toiset päät voivat olla kytketty esimerkiksi maapotentiaaliin tai taajuusmuuttajan DC-välipiirin negatiiviseen 10 kiskoon UDc-.
Verkkosiltaan AFE kuuluu kolme vaihekytkintä, jotka kytkevät taajuusmuuttajan DC-välipiirin suotokondensaattorin Cdc positiivisen tai negatiivisen (Udc-) navan tulovaiheisiin tunnetun PWM-periaatteen mukaisesti kolmivaiheisen jännitteen muodostamiseksi. Verkkovirta määräytyy tunnetusti tämän 15 DC-välipiirin jännitteestä muodostetun jännitteen ja syöttöverkon jännitteen amplitudi- ja vaihe-erosta sekä suodatinyksikön LFU impedanssista. AFEn vai-hekytkimiin kuuluu nopeat tehopuolijohdekytkimet, esimerkiksi IGBT:t V1...V6 sekä niiden kanssa vastarinnankytketyt nopeat diodit D1...D6.
20 Kuviossa 3 on esitetty tyypillisen perinteisen kolmivaiheisen kuris timen rakenne. Kuristimeen kuuluu magneettisydän, joka koostuu kolmesta pylväästä 31a - 31c ja pylväiden päädyt yhdistävistä ikeistä 32a, 32b. Magneettipiirissä on normaalisti myös ilmaväli 33a - 33c, jolla voidaan vaikuttaa haluttuun induktanssiarvoon ja virtarajaan, jolla magneettisydän alkaa kyllästyä. 25 Pylväiden ympärille on käämitty samansuuntaisesti vaihekohtaiset käämitykset L31, L32, ja L33· Tällaisen syöttöverkon taajuudella toimivan kuristimen magneettisydän on tavallisesti koottu päällekkäin ladotuista stanssatuista levyosista, ^ mutta nykyään on saatavilla myös tarkoitukseen soveltuvia pulverimateriaaleja.
CV
CD
o 30 Kuviossa 4a on esitetty kuinka magneettivuo kulkee kuvion 3 mu- o kaisessa kuristimessa eromuotoisella virralla. Eromuotoisella virralla tarkoite- £ taan tässä normaalia perustaajuista kolmivaiheista virtaa, joiden vaihevirtojen
CL
summa on 0. Eromuotoinen vuo kulkee pylväissä ja ikeissä vaihevirtoja vasta-0$ ten siten, että esimerkiksi ¢0 = φ9 + φο· if) £5 35 Kuviossa 4b on esitetty magneettivuon kulku kuvion 3 mukaisessa ^ kuristimessa yhteismuotoisella virralla, joka on kaikissa vaiheissa samansuun taisesti ja -vaiheisesti kulkeva virtakomponentti. Tällainen virta syntyy tyypillisesti hajakapasitanssien vuoksi AFEn ja INUn nopeiden vaihekytkinten toimin- 6 nan seurauksena. Yhteismuotoisten vaihevirtojen aiheuttamat vuot φβ - φ0 kulkevat pylväissä samansuuntaisesti, minkä vuoksi niillä ei ole paluutietä sy-dänainetta pitkin. Paluutie tässä tapauksessa onkin kuviossa 4b katkoviivoilla kuvattu sydämen ulkopuolinen hajavuo 0s· Paluureitin vuoksi yhteismuotoisten 5 virtojen vaimennuskyky kuvion 3 mukaisella kuristimella on huono, ja lisäksi hajavuo voi aiheuttaa ulospäin näkyvää häiriönsäteilytason nousua.
Yhteismuotoisten virtojen vaimennusta voidaan tunnetusti parantaa lisäämällä ylimääräinen pylväs kuvion 3 mukaiseen kuristimeen tai käyttämällä 10 esimerkiksi kuvion 5 mukaista kolmivaiheisesta rengaskuristinta. Tällaisessa kuristimessa vaihekäämit L51, L52, ja L53 sijaitsevat symmetrisesti ja samansuuntaisesti käämittynä sydämen 5 ympärillä, joten vain yhteismuotoinen virta aiheuttaa sydämessä kiertävän vuon. Sydänmateriaalin valinnalla ja mahdollisilla ilmaväleillä voidaan vaikuttaa siihen, kuinka suuri on kuristimen yhteismuo-15 toisia virtoja vaimentava induktanssi.
Kuviossa 6 on esitetty tämän keksinnön mukainen kuristinratkaisu. Kuristimeen kuuluu tässä esimerkkitapauksessa kaksi päällekkäistä renkaan-muotoista sydäntä 1, 2 sekä niiden ympärille symmetrisesti sijoitetut vaihekää-20 mitykset Ln, L12, ja L13 sekä L21, L22, ja L23 (L22 ja L23 eivät näy kuviossa, mutta ne sijaisevät vastaavasti samaan vaiheeseen kuuluvien käämien kohdalla kuin L21 kuvion oikeanpuoleisessa osassa). Kuvion oikeanpuoleisen osan täplämer-kintöjen mukaisesti ensimmäiset vaihekäämitykset (l_n, Ι_ι2, I-13) on käämitty vastakkaissuuntaisesti kuin toiset vaihekäämitykset (L21, L22, L23)· Kuristinrat-25 kaisuun kuuluvat lisäksi sydänten väliin symmetrisesti sijoitetut yhdyspalat 11 -13, jotka on myös valmistettu magneettisesta sydänaineesta ja jotka toimivat molempien rengasmuotoisten sydänten 1,2, magneettipiirit yhdistävänä siltana.
δ ^ Kuviossa 7a on esitetty kuinka magneettivuo kulkee keksinnön mu-
CD
9 30 kaisessa kuristimessa eromuotoisella virralla. Samaan vaiheeseen kuuluvat o käämit, esimerkiksi kuvion 6 mukaiset Ln ja L21, magnetoivat omia rengassy- dämiään 1, 2, eri suuntiin, jolloin niiden aiheuttama magneettivuo pääsee kul-
CL
kemaan helposti yhdyspalojen 11 ja 13 kautta rengassydämestä toiseen (φα, o3 Φ13). Eromuotoisen virran kohtaamaan induktanssiin voi näinollen vaikuttaa
LO
£ 35 magneettisten sydänmateriaalien valinnoilla ja mahdollisilla ilmaväleillä esimer- ° kiksi rengassydänten ja yhdyspalojen liitoskohdissa.
Kuviossa 7b on esitetty magneettivuon kulku keksinnön mukaisessa kuristimessa yhteismuotoisella virralla. Symmetristen käämitysten ansiosta 7 vuot (φι, φ2) kulkevat nyt pelkästään omissa sydämissään 1,2, kulkematta lainkaan yhdyspalojen 11-13 kautta. Näinollen yhteismuotoisen virran kohtaamaan induktanssiin voi vaikuttaa pelkästään rengassydänten materiaalivalinnoilla ja mahdollisilla ilmaväleillä.
5
Kuviossa 8 on esitetty toinen esimerkki keksinnön mukaisesta ku-ristinratkaisusta. Ratkaisu on muuten kuviossa 6 esitettyä vastaava, mutta jokainen yhdyspala on tässä jaettu kahteen osaan (11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b), joiden väliin on sijoitettu kolmas renkaanmuotoinen magneettisydän 3. Kol-10 mannen magneettisydämen 3 ympärille ei ole sijoitettu käämityksiä.
Kolmannella magneettisydämellä 3 on merkitystä silloin, kun kolmi-vaihe-kuristinten (Li ja L2 kuviossa 2) virrat eivät ole yhtäsuuret. Virtojen erisuu-ruus on seuraus kuristinten väliin kytkettyjen suodatin kondensaattorien (Ci, ku-15 vio 2) käyttämisestä, jossa suodatinratkaisussa pyritään normaalisti siihen, että verkkosillan AFE kytkentätaajuiset virrat kulkevat suurimmaksi osaksi suotopii-rin l_2 - Ci kautta kulkematta kuristimen Li kautta syöttöverkkoon. Tällaisessa tilanteessa ensimmäisestä rengassydämestä yhdyspalaan kulkevat magneettivuot (φ11, φ13 kuviossa 9) ovat erisuuruisia kuin toisesta rengassydämestä yh-20 dyspaloihin kulkevat magneettivuot (φ2ι, Φ23 kuviossa 9). Kolmannen magneettisydämen 3 ansiosta magneettivoiden erotukselle (0d kuviossa 9) on nyt oma kulkureittinsä jolloin erovirtaa vaimentavaan induktanssiin voidaan vaikuttaa kolmannen magneettisydämen 3 ja yhdyspalojen (11 a, 11 b, 12a, 12b, 13a, 13b) materiaaleilla ja mahdollisilla ilmaväleillä. Erisuuruisten ja -taajuisten virtojen 25 vuoksi rengassydämissä 1 ja 2 voi olla edullista käyttää eri sydänmateriaaleja.
Kuvioissa 10a ja 10b on vaihtoehtoisia ratkaisuja tämän keksinnön ^ mukaisiksi magneettisydämiksi. Kuvioissa on esitetty vain toinen keksinnön ^ mukaisista päällekkäisistä magneettisydämistä. Näissä ratkaisuissa magneet-
(D
o 30 tisydämet koostuvat erillisistä paloista, jotka on kuitenkin järjestetty muodosta- o maan suljetun magneettipiirin. Käämit L111 - L113 (ja käämit 121 - 123 vas- taavasti toisessa sydämessä) on näissä tapauksissa sijoitettu suorakulmaisten Q_ sydänosien 101a - 101c (102 - 102c toisessa sydämessä) ympärille, jotka on 00 järjestetty kolmionmuotoon (kuvio 10a) tai kuusikulmion muotoon (kuvio 10b).
LO
£5 35 Käämien ympäröimät sydänosat on yhdistetty kolmion kärkiin sijoitetuilla yhdys- ° paloilla 111 -113c.
8
Renkaanmuotoisia sydänosia käytettäessä on luontevinta käyttää pulveri- tai ferriittimateriaalia, mutta on mahdollista käyttää myös levyosista stanssaamalla valmistettuja osia, esimerkiksi kuvion 10 mukaisissa ratkaisuissa. Kuvion 10 mukaisissa ratkaisuissa käämitykset voidaan sijoittaa erillisten 5 kelarunkojen ympärille jotka sitten asennetaan valmiina käämityksinä sydänosi-en ympärille. Sydänten ollessa ympyränmuotoisia käämitykset voi valmistaa esimerkiksi toroidimuuntajista ja -kuristimista tunnetuksi tulleella tekniikalla.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuo-10 dot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
δ
(M
CD
cp
CO
O
X
cc
CL
CO
I'-- oo uo I'-- o o
CM

Claims (13)

1. Tehoelektroniikkalaitteen, erityisesti taajuusmuuttajan kolmivaiheinen suotokuristinjärjestely, 5 jossa järjestelyssä on kaksi erillistä magneettisydäntä, joiden kummankin ympärille on järjestetty kolmivaiheinen käämitys erityisesti kolmivaiheisen verkkovirran yliaaltojen ja yhteismuotoisten häiriövirtojen suodattamiseen, ja jossa kumpikin magneettisydän (1,2, 101a - 101c, 102a - 102c) 10 on muotoiltu muodostamaan suljetun magneettipiirin, tunnettu siitä, että magneettisydämet (1 ja 2, 101a - 101c ja 102a - 102c) on järjestetty päällekkäin, magneettisydämet on yhdistetty toisiinsa yhdyspaloilla (11-13,11a - 15 13b, 111 -113), ja erillisten kolmivaiheisten käämitysten käämityssuunnat ovat toisiinsa nähden vastakkaiset, jolloin kunkin vaihevirran magneettisydämiin aikaansaamat vuot ovat vastakkaissuuntaiset, jolloin eromuotoisen virran aikaansaama vuo kiertää yhdyspalojen kautta magneettisydämestä toiseen. 20
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että magneettisydän (1, 2) on renkaan muotoinen.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että magneettisydän (101 - 101c, 102a - 102c) on kolmion muotoinen. δ
™ 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuristinjärjestely, CO o 30 tunnettu siitä, että kolmivaiheisten käämitysten välissä on 0 liitäntäpiste vaihekohtaisten kondensaattorien kytkemiseksi. CC CL
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuristinjärjestely, o3 tunnettu siitä, että yhdyspalat on jaettu kahteen osaan ja LO 35 niiden välille on sovitettu kolmas muiden magneettisydänten kanssa samansuuntaiseen tasoon järjestetty magneettisydän, joka myös on muotoiltu muodostamaan suljetun magneettipiirin, ja jonka kolmannen magneettisydämen ympärille ei ole järjestetty käämitystä.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että ylimääräinen magneettisydän on samanmuotoinen kuin muutkin magneettisydämet. 5
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä magneettisydämet ovat pulveri- tai ferriittimateriaalia.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä magneettisydämet muodostuvat stanssatuista ja päällekkäin ladotuista sydänosista.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä magneettisydämet muodostuvat erillisistä paloista, jotka on liitetty toisiinsa.
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 20 kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä ensimmäinen magneettisydän (1, 101a - 101c) on eri materiaalia kuin toinen magneettisydän (2, 102a - 102c).
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 25 kuristinjärjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä yhdyspalojen materiaali on sama kuin jommankumman magneettisydämen materiaali. δ
^ 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen CD o 30 kuristinjärjestely, o tunnettu siitä, että järjestelyssä yhdyspalat (11 -13,11 a -13b, £ 111-113) ovat eri materiaalia kuin magneettisydämet. Q_ CO 0$
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9, 11-12 mukainen LO 35 kuristinjärjestely, ^ tunnettu siitä, että molemmat käämityistä magneettisydämistä koostuvat alikokoonpanot ovat olennaisesti samanlaiset.
FI20075873A 2007-12-04 2007-12-04 Suotokuristinjärjestely FI122085B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075873A FI122085B (fi) 2007-12-04 2007-12-04 Suotokuristinjärjestely
EP08169522.3A EP2068430A3 (en) 2007-12-04 2008-11-20 Filtering choke arrangement
US12/327,545 US7902956B2 (en) 2007-12-04 2008-12-03 Filtering choke arrangement

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075873A FI122085B (fi) 2007-12-04 2007-12-04 Suotokuristinjärjestely
FI20075873 2007-12-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075873A0 FI20075873A0 (fi) 2007-12-04
FI20075873A FI20075873A (fi) 2009-06-05
FI122085B true FI122085B (fi) 2011-08-15

Family

ID=38951569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075873A FI122085B (fi) 2007-12-04 2007-12-04 Suotokuristinjärjestely

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7902956B2 (fi)
EP (1) EP2068430A3 (fi)
FI (1) FI122085B (fi)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102971949B (zh) 2010-06-10 2016-01-06 沙夫纳Emv股份公司 谐波消除相间磁性装置
PL222458B1 (pl) 2012-05-18 2016-07-29 Dtw Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Zespolony moduł reaktancyjny
EP2782105B1 (fr) * 2013-03-20 2018-03-21 Schneider Toshiba Inverter Europe SAS Inductance de mode différentiel et de mode commun
CA2926265C (en) * 2013-10-11 2018-02-27 Mte Corporation Adjustable integrated combined common mode and differential mode three phase inductors and methods of manufacture and use thereof
US9640312B2 (en) * 2014-08-19 2017-05-02 General Electric Company Multi-phase common mode choke
CN106067778A (zh) * 2015-04-23 2016-11-02 松下知识产权经营株式会社 磁气部件及电气电路
WO2017093195A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur verwendung einer stromkompensierten 4-phasen-drossel im eigensicheren stromkreis und drossel
WO2017125154A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-27 Vacon Oy Frequency converter with lcl line and common mode filter
FR3048139B1 (fr) * 2016-02-18 2018-01-26 Schneider Toshiba Inverter Europe Sas Procede et systeme de commande pour une installation de commande de moteur electrique
US11508509B2 (en) * 2016-05-13 2022-11-22 Enure, Inc. Liquid cooled magnetic element
US10600548B2 (en) * 2016-05-13 2020-03-24 Prippell Technologies, Llc Liquid cooled magnetic element
DE102017109499A1 (de) * 2017-05-03 2018-11-08 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Inverter
US11387030B2 (en) 2017-06-28 2022-07-12 Prippell Technologies, Llc Fluid cooled magnetic element
WO2020209462A1 (ko) * 2019-04-08 2020-10-15 변상범 리액터 및 그 제조 방법
DE102019118927A1 (de) * 2019-07-12 2021-01-14 Vacon Oy Gleichstromzwischenkreisladeanordnung und Verfahren zum Laden eines Gleichstromzwischenkreiskondensators
JP7163935B2 (ja) * 2020-02-04 2022-11-01 株式会社村田製作所 コモンモードチョークコイル
US20220084735A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-17 Mte Corporation Adjustable multi-gapped combined common mode and differential mode three phase inductors and methods of manufacture and use thereof
CN113712022B (zh) * 2021-08-23 2023-05-05 广西电网有限责任公司贵港供电局 一种接触式微电流驱鸟方法及***

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1104639B (de) * 1960-01-27 1961-04-13 Bbc Brown Boveri & Cie Regulieranordnung fuer Schweissgleichrichter
GB994898A (en) * 1962-03-13 1965-06-10 John Anders Gulow Improvements in three phase transformer core structure
JP3163853B2 (ja) 1993-06-30 2001-05-08 三菱電機株式会社 ノイズフィルター
JP3611048B2 (ja) 1994-11-02 2005-01-19 東北リコー株式会社 高周波インダクタ用コア
US5747981A (en) * 1996-12-02 1998-05-05 Ford Motor Company Inductor for an electrical system
KR100264145B1 (ko) * 1997-06-20 2000-08-16 이종수 콤온모드필터와차동모드필터를일체화한인덕터
US6346337B1 (en) * 1998-11-06 2002-02-12 Honeywell International Inc. Bulk amorphous metal magnetic component
US6909352B2 (en) * 1998-11-13 2005-06-21 Merlex Corporation Pty Ltd. Endless core for a multiphase transformer and a transformer incorporating same
AU2001260221A1 (en) * 2000-04-03 2001-10-15 Abb Ab A multiphase induction device
EP1487092A1 (en) 2003-06-13 2004-12-15 Alcatel Power switching system
CN2632934Y (zh) * 2003-07-16 2004-08-11 杨玉岗 一种抑制差模和共模电磁干扰的集成滤波器
US7161458B2 (en) * 2005-02-22 2007-01-09 Delta Electronics, Inc. Electromagnetic device having independent inductive components

Also Published As

Publication number Publication date
US7902956B2 (en) 2011-03-08
EP2068430A3 (en) 2015-08-12
EP2068430A2 (en) 2009-06-10
FI20075873A0 (fi) 2007-12-04
FI20075873A (fi) 2009-06-05
US20090140829A1 (en) 2009-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122085B (fi) Suotokuristinjärjestely
CN108352789B (zh) 多通道逆变器***
TWI454028B (zh) System interconnection converter
EP3202023B1 (en) Multi-level inverter and method for providing multi-level output voltage by utilizing the multi-level inverter
JP5634102B2 (ja) 系統連系インバータ
US20210211037A1 (en) Apparatus for conversion between ac power and dc power
US20210273552A1 (en) Apparatus for conversion between ac power and dc power
Huber et al. Common-mode currents in multi-cell solid-state transformers
CN112821735A (zh) 滤波器装置
JP7514074B2 (ja) コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルを含むフィルタを有するモータードライブ
WO2016027374A1 (ja) 電力変換装置
US8866565B2 (en) Systems and methods for providing an electric choke
JP2001268922A (ja) 電力変換装置
EP2631920A1 (en) Integrated common mode and differential mode choke
Luu et al. An integrated inverter output passive sinewave filter for eliminating both common and differential mode PWM motor drive problems
Paipodamonchai A study of an active EMI filter for suppression of leakage current in motor drive systems
Han et al. Suppressing methods of common-mode noise in LLC resonant DC-DC converters
JP4592479B2 (ja) 変圧器
Jiang et al. Common-mode Electromagnetic Interference Mitigation for Solid-state Transformers
Sun et al. Investigation and suppression of conducted EMI and shaft voltage in induction motor drive system
Tarateeraseth Three-phase common-mode active EMI filters for induction motor drive applications
JP2004288882A (ja) ノイズフィルタ
US11658561B2 (en) LCL filter
Liu et al. Quantitative Analysis of Incomplete Shielding Layer in Flyback Converter for Common-Mode Noise Suppression
EP4148968A1 (en) Zero-sequence blocking transformer

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122085

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: VACON OY

MM Patent lapsed