TWI383577B - 用於可變速度驅動機之共用模式與差異模式濾波器及具有用以過濾共用模式與差異模式電流的輸入濾波器之冷卻系統 - Google Patents

用於可變速度驅動機之共用模式與差異模式濾波器及具有用以過濾共用模式與差異模式電流的輸入濾波器之冷卻系統 Download PDF

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Description

用於可變速度驅動機之共用模式與差異模式濾波器及具有用以過濾共用模式與差 異模式電流的輸入濾波器之冷卻系統 與相關申請案之交互參考
此發明申請案主張美國臨時專利申請案第60/885,932號(申請於2007年1月22日)之利益，其優先權被主張。
發明領域
本申請案一般關於可變速度驅動機。本申請案更特定地關於用於包括一主動轉換器的可變速度驅動機之共用模式與差異模式濾波器。
 發明背景
用於暖氣、通風、空調及致冷(HVAC&R)應用的一可變速度驅動機(VSD)典型地包括一整流器或轉換器、一直流(DC)鏈結及一換流器。與習知的VDS相比，併入主動轉換器技術以提供功率因數校正及降低輸入電流諧波的VSD也對馬達定子繞組產生明顯較高位準的共用模式RMS及峰至峰電壓。此共用模式電壓可能導致馬達及壓縮機軸承發出聲響，且使得電流流經該等機械軸承的此等共用模式電壓可能導致該馬達及/或壓縮機中過早的軸承故障。
適當地操作主動轉換器控制方法，使用同步的d－q參考座標系，需要知道輸入線間電壓的瞬間相位角。若該參考座標系角度不正確或未知，則到達具有主動轉換器之可變速度驅動機(VSD)的輸入電流的輸入功率因數及諧波失真不能適當地被控制。若該VSD被要求渡過該輸入線間電壓 之一擴大的損失，及當電力被恢復時與輸入幹線(mains)再同步，則用以在幹線損失期間保持所期望d-q參考座標系角度之裝置被需要。另外，用以迅速地鎖定回到輸入幹線線間電壓及產生線間電壓的實際相位角之裝置被需要。所需的是一種滿足此等需求中的一個或多個或者提供其他優勢特徵之系統及/或方法。而本發明特定地針對併入一主動轉換器類型之交流(AC)至直流(DC)轉換器拓撲之VSD，本發明也生效於使用習知的AC至DC整流器之轉換器之VSD。
其他特徵及優勢將自本說明書的說明而變得明顯。所揭露之教示擴展至落入申請專利範圍之範圍內的那些實施例，不管它們是否完成前述需求中的一個或多個。
 發明概要
本發明針對一種用於三相脈衝寬度調變(PWM)可變速度驅動機(VSD)的應用之電路，且較佳地用於具有主動轉換器拓撲之PWM VSD的應用。
在一實施例中，一種可變速度驅動機系統被組配以一固定的AC輸入電壓大小及頻率接收一輸入AC電力，且以一可變電壓及可變頻率提供一輸出AC電力。該可變速度驅動機包括一轉換器級，被連接到提供該輸入AC電壓的一AC電源。該轉換器級被組配以將該輸入AC電壓轉換到一已升壓之DC電壓。一DC鏈結被連接到該轉換器級，該DC鏈結被組配以過濾及儲存來自該轉換器級之該已升壓之DC電壓。一換流器級被連接到該DC鏈結，該換流器級被組配以 將來自該DC鏈結的該已升壓之DC電壓轉換到具有該可變電壓及該可變頻率之該輸出AC電力。最後，一輸入濾波器在該轉換器級之輸入處被連接到該VSD，用以過濾由出現在該AC電源處的傳導電磁干擾或射頻干擾所引起的一共用模式成分及一差異模式成分。
另一實施例有關一種用於過濾共用模式及差異模式電流之輸入濾波器。該輸入濾波器包括具有三個繞組的一個三相電感器。該三相電感器之每一繞組包括一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段。具有三個電容器的一個三相輸入電容器組，以一Y字形型態在一端被連接到該三個中分接頭，且在相反端被連接到一共用點。該三相輸入電容器組被組配以實質上為高於一預定基本頻率之頻率提供一短路，以將通過該三相電容器組的高於一預定基本頻率之頻率分流，而將該預定基本頻率傳遞到幹線。
一進一步實施例有關一種與一可變速度驅動機相關聯的用於過濾共用模式及差異模式電流之輸出濾波器。該輸出濾波器包括三個電容器之一第一輸出電容器組。該第一輸出電容器組之每一電容器以一Y字形型態被連接到該換流器級之一輸出相。該第一輸出電容器組之該三個電容器每一個在相反於該輸出相連接的一端處被共同連接在一共用電容器連接處。該共用電容器連接還被接地。
又一實施例針對一冷卻(chiller)系統。該冷卻系統包括一致冷(refrigerant)電路，該致冷電路包含被連接在一封閉致冷迴路中之壓縮機、一冷凝器(condenser)及一蒸發器 (evaporator)。一馬達被連接到該壓縮機以為該壓縮機提供電力。一可變速度驅動機被連接到該馬達。該可變速度驅動機被組配以一固定的AC輸入電壓大小及頻率接收一輸入AC電力，且以一可變電壓及可變頻率提供一輸出AC電力。該可變速度驅動機包括一轉換器級，被連接到提供該輸入AC電壓的一AC電源。該轉換器級被組配以將該輸入AC電壓轉換到一已升壓之DC電壓。一DC鏈結被連接到該轉換器級，且該DC鏈結被組配以過濾及儲存來自該轉換器級的該已升壓之DC電壓。一換流器級被連接到該DC鏈結，且該換流器級被組配以將來自該DC鏈結的該已升壓之DC電壓轉換到具有該可變電壓及該可變頻率之該輸出AC電力。最後，用於過濾共用模式及差異模式電流的一輸入濾波器在到達該轉換器級之一輸入處被連接到該可變速度驅動機。該輸入濾波器包括具有三個繞組的一個三相電感器，其中該三相電感器之每一繞組具有一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段，及具有三個電容器的一個三相輸入電容器組，以一Y字形型態在一端被連接到該三個中分接頭，且在相反端被連接到一共用點。該三相輸入電容器組被組配以實質上為高於一預定基本頻率之頻率提供一短路，以將通過該三相電容器組的高於一預定基本頻率之頻率分流，而將該預定基本頻率傳遞到該轉換器級。
一個優勢是要降低出現在該AC電源處的與傳導電磁干擾及射頻干擾相關聯的該共用模式及差異模式電流，作為該VSD操作之結果。
一第二優勢是要降低出現在馬達定子處的共用模式電壓應力(於RMS及峰值兩項)，從而緩解關於過早的機械軸承故障及過早的與地絕緣故障之問題。
另一優勢是降低出現在馬達定子處的差異模式電壓應力(於RMS及峰值兩項)，從而緩解關於過早的機械匝間定子繞組故障之問題。
另一示範性實施例有關其他特徵及特徵的組合，如可能於申請專利範圍中所廣泛列舉的。
圖式簡單說明
根據以下詳細描述並結合附圖，本申請案將更加充分地被理解，其中相同的參考符號代表相同元件，其中：第1A及1B圖示意性地說明一個大致的系統組態。
第2A及2B圖示意性地說明可變速度驅動機之實施例。
第3圖示意性地說明一致冷系統。
第4圖說明使用一四或五臂式電感器的一共用模式及差異模式輸入濾波器之元件的一示意性圖式。
第5圖說明一五臂式電感器磁芯之四分之一截面視圖。
第6圖說明該五臂式電感器磁芯之一全截面視圖。
第7圖說明包括VSD輸出濾波器組態之另一實施例的一示意性電路圖。
第8圖說明四臂式電感器磁芯之一全剖視圖。
 較佳實施例之詳細說明
在轉往詳細說明示範性實施例的圖式之前，應該知 道，本申請案並不被限制在以下描述中所提出的或該等圖式中所說明的細節或方法。還應該知道，這裏所使用的措辭及術語其目的僅在於描述，且不應被視為限制。
第1A及1B圖大體地說明了系統組態。一AC電源102供電給一可變速度驅動機(VSD)104，該VSD 104為一馬達106(見第1A圖)或馬達106(見第1B圖)提供電力。該(等)馬達106較佳地被用以驅動一致冷或冷卻系統之相對應的壓縮機(一般地見第3圖)。該AC電源102自出現在一地的一AC電力網或分配系統提供單相或多相、固定電壓及固定頻率的AC電力給該VSD 1O4。該AC電源102較佳地可依相對應的AC電力網而定，提供一200V、230V、380V、460V或600V的AC電壓或線路電壓，以50Hz或60Hz的線路頻率給該VSD 104。
該VSD 104自該AC電源102接收具有一特定的固定線路電壓及固定線路頻率的AC電力，且以一所希望電壓及所希望頻率提供AC電力給該(等)馬達，所希望電壓及所希望頻率都可變化以滿足特定的需求。較佳地，該VSD 104可提供AC電力給具有與該(等)馬達106之額定電壓及頻率相比為較高的電壓及頻率和較低的電壓及頻率的該(等)馬達106。在另一實施例中，該VSD 104又可提供與該(等)馬達106之額定電壓及頻率相比為較高和較低的頻率，但僅相同或較低的電壓。該(等)馬達106較佳地是一感應馬達，但可包括能夠以可變速度***作的任何類型的馬達。該感應馬達可具有任何適當的極數配置，包括二極、四極或六極。
第2A及2B圖說明該VSD 104之不同的實施例。該VSD 104可具有三個級：一轉換器級202、一DC鏈結級204及具有一個換流器206(見第2A圖)或複數個換流器206(見第2B圖)之一輸出級。該轉換器202將來自該AC電源102的該固定線路頻率、固定線路電壓的AC電力轉換到DC電力。該DC鏈結204過濾來自該轉換器202的該DC電力，且提供能量儲存元件。該DC鏈結204可由電容器、電感器或其等之組合來組成，它們是顯示出高可靠率及非常低故障率的被動裝置。最後，在第2A圖之實施例中，該換流器206將來自該DC鏈結204的該DC電力轉換到用於該馬達106的可變頻率、可變電壓AC電力，及在第2B圖之實施例中，該等換流器206被並聯在該DC鏈結204上，且每一換流器206將來自該DC鏈結204的該DC電力轉換到用於一相對應馬達106的一可變頻率、可變電壓AC電力。該(等)換流器206可以是一功率模組，其可包括使用線結合(wire bond)技術被互連的功率電晶體、絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)功率開關及反向二極體。此外，要知道，該VSD 104的該DC鏈結204及該(等)換流器206可包括上面所討論的不同的元件，只要該VSD 104的該DC鏈結204及該(等)換流器206可以為該(等)馬達106提供適當的輸出電壓及頻率。
關於第1B及2B圖，該等換流器206共同地被一控制系統所控制，藉此每一換流器206以相同的所希望電壓及頻率提供AC電力給相對應的馬達，基於被提供給該等換流器206的每一個的一共用的控制信號或控制指令。在另一實施例中，該等換流器206個別地被一控制系統所控制，以允許 每一換流器206以不同的所希望電壓及頻率提供AC電力給相對應的馬達106，基於被提供給每一換流器206的獨立的控制信號或控制指令。此能力允許該VSD 104之該等換流器206更有效地滿足馬達106及系統的要求及負載，而無關於被連接到其他換流器206的其他馬達106及系統的需求。例如，一個換流器206可正在提供滿電力給一馬達106，同時另一換流器206正在提供半電力給另一馬達106。任一實施例中對該等換流器206的控制可以藉由一控制面板或其他適當的控制裝置。
對於要由該VSD 104提供電力的每一馬達106來說，在該VSD 104之輸出級中有一相對應的換流器206。可由該VSD 104提供電力的馬達106之數目依被併入到該VSD 104中的換流器206之數目而定。在一實施例中，可以有2或3個被併入到該VSD 104中的換流器206，該等換流器206被並聯到該DC鏈結204且被用於給一相對應馬達106提供電力。儘管該VSD 104可具有2到3個換流器206，但要知道，多於3個換流器206可被使用，只要該DC鏈結204可提供並維持適當的DC電壓給該等換流器206的每一個。
第3圖一般地說明使用第1A及2A圖之系統組態及VSD 104的一致冷或冷卻系統的一實施例。如第3圖中所示，該HVAC、致冷或液體冷卻系統300包括一壓縮機302、一冷凝器配置304、一液體冷卻器或蒸發器配置306及該控制面板308。該壓縮機302被由VSD 104提供電力的馬達106驅動。該VSD 104自AC電源102接收具有一特定的固定線路電壓 及固定線路頻率的AC電力，且以所希望電壓及所希望頻率提供AC電力給該馬達106，該等所希望電壓及所希望頻率可變化以滿足特定的需求。該控制面板308可包括各種不同的元件，諸如一類比至數位(A/D)轉換器、一微處理器、一非依電性記憶體和一介面板，用以控制該致冷系統300之操作。該控制面板308還可被用以控制該VSD 104及該馬達106之操作。
壓縮機302壓縮一致冷蒸氣且經由一排出管遞送該蒸氣到該冷凝器304。該壓縮機302可以是任何適當類型的壓縮機，例如，螺旋式壓縮機、離心式壓縮機、往復式壓縮機、渦旋式壓縮機等。由該壓縮機302遞送到該冷凝器304的該致冷蒸氣進入與一流體(例如，空氣或水)的一熱交換關係，且經歷一相變成為一致冷液體，作為與該流體的該熱交換關係之結果。來自該冷凝器304的該已冷凝液態致冷劑流經一膨脹(expansion)裝置(未顯示)到達該蒸發器306。
該蒸發器306可包括用於一冷卻負載之一供水管線(supply line)及一回水管線(return line)的連接。輔助(secondary)液體(例如，水、乙烯、氯化鈣液或氯化鈉液)經由回水管進入該蒸發器306並經由供水管離開該蒸發器306。該蒸發器306中的液態致冷劑進入與該輔助液體的一熱交換關係，以降低該輔助液體之溫度。該蒸發器306中的該致冷液體經歷一相變成為一致冷蒸氣，作為與該輔助液態的熱交換關係之結果。該蒸發器306中的該氣態致冷劑經由一吸入管線(suction line)離開該蒸發器306並返回到該壓縮機302，以完成該循環。要知道，倘若該冷凝器304及蒸 發器306中致冷劑可獲得適當的相變的話，任何適當組態的冷凝器304及蒸發器306可被用於該系統300中。
該HVAC、致冷或液體冷卻系統300可包括許多第3圖中未顯示的其他特徵。為了說明，這些特徵已有意被省略以簡化圖式。此外，儘管第3圖以具有一個被連接在一單一致冷電路中的壓縮機來說明該HVAC、致冷或液體冷卻系統300，但要知道，該系統300可以具有多個被連接到一個或多個致冷電路的每一個中的壓縮機，由一單一VSD提供電力(如第1B及2B圖中所示)或由多個VSD提供電力(一般地見第1A及2A圖中所示之實施例)。
接下來參考第4圖，一輸入濾波器10之元件的一示意性圖式被顯示。該主動轉換器202所產生的EMI/RFI(傳導電磁干擾或射頻干擾)來源在該轉換器202之前被濾波，藉由將一個三相AC輸入電感器16的每一相分成一線路端電感器26及負載端電感器28。該等線路端電感器26及負載端電感器28被電感器接頭部分18連接。一電容性三相濾波器元件20在該等電感器接頭部分18之間被Y字形連接。一可取捨的接地連接22可被連接到該Y字形連接濾波器元件20之一共用點。該接地連接22可以可選擇地包括一接地電容23。該線路及負載端電感器26及28分別被設計電感值且該電容性濾波器元件20被設計電容值，以帶走(roll off)EMI/RFI來源－－即，該轉換器202所傳導的該輸入電流的高頻切換(switching)成分。該輸入濾波器透過電感26及28的差異模式電感性元件為該等EMI/RFI來源提供一高阻抗，且透過該三 相Y字形連接電容20為該等EMI/RFI來源提供一低阻抗，同時以最小阻抗傳遞該電力電流之基本成分(例如，60Hz)通過該網路。藉由利用一四或五臂式(4/5)輸入電感器16，經由電感26及28以及與該可選擇的接地連接22或該接地電容23，一共用模式電感性元件被形成，提高該濾波器10起到防止該轉換器202所產生之共用模式電流流入幹線電源102之作用的能力。該輸入濾波器10的該Y字形連接點21可直接被接地或可選擇地經由一分離電容23被接地，以提供更大的高頻電流到地的分流。在一實施例中，該電感器16可以低的內繞組電容值被提供。
線路端電感器26在Y字形連接電容器20及該AC電源102之間提供在VSD 104的一預定的切換頻率上的阻抗。該等線路端電感器26之阻抗被設計以允許該等被Y字形連接的電容器20較在該輸入AC幹線102及該VSD 104之間無明顯阻抗的系統來說更加有效。電感器26還提供反方向的高頻阻抗，以限制高頻電流自該轉換器202流到該AC電源102。從而，該等電感器26限制了或約束了高頻發射反回該AC電源102。
電感器28在該等電容器20及該VSD 104的輸入之間提供阻抗。電感器28在該AC電源102及該VSD 104的該主動轉換器202部分之間提供高阻抗。另外，若該VSD 104是具有一被動整流轉換器的一習知的VSD的話，那麼電感器28之阻抗將該VSD 104與該輸入AC幹線102相隔離，且降低自該VSD 104被傳導到該幹線102之高頻輻射。
Y字形連接電容器組20在相位導體(conductor)A、B及C之間為該VSD 104的至少一個切換頻率提供低阻抗，且為差異模式電流提供低阻抗。該Y字形連接電容器組20還提供一低阻抗路徑以使至少一個切換頻率之電流流到一接地連接22(假定一接地連接被提供)，以減少共用模式電流。
接下來參考第5及6圖，在一實施例中，該共用模式輸入濾波器10可使用一四臂式AC電感器516’(例如，見第8圖，該四臂式電感器實施例由撇號表示)或五臂式AC電感器516(共同地被稱為4/5電感器)來實現，該4/5電感器與主動轉換器技術一起被應用到該VSD 104的輸入。習知的濾波器使用三臂式電感器以提供功率因數及諧波輸入電流控制。該4/5電感器提供共用模式電感及差異模式電感二者。第5及6圖說明一五臂式電感器516，其在一個三相電力系統中提供較大的幾何對稱。該共用模式電感藉由提供一磁通量路徑504而產生，由箭頭502指示。該通量路徑504與三個磁芯臂510、512及514磁通訊，該三個磁芯臂510、512及514的每一個被連接到該三相輸入電源102中的該等相位之一。該通量路徑是一連續的、可磁穿透的磁迴路，其圍繞內部的三個磁芯臂510、512及514。該等磁芯臂510、512及514的每一個都具有纏繞在各磁芯臂510、512及514的實質上整個表面區域的一線圈繞組或導體26(例如，見第4圖)。該通量路徑中的磁通量方向依線圈繞組中電流的方向及大小而定，且從而以任一方向流動來顯示，儘管實際上，該磁通量可關於該電感器516之周邊(periphery)以一個方向或 另一方向流動。該共用模式磁通量藉由所有三個電感線圈16共用的電流被引起。此共用通量路徑504僅可藉由流經該等電感線圈的共用模式電流成分被激發。這樣一電感器的截面圖在第5圖中被顯示。此電感器516具有一液體冷卻磁芯，以提高熱消散且增加該電感器516的功率容量。
參考第6圖，該五臂式電感器516之一正截面圖說明在該等臂510、512及514中被***的空氣間隙520，用以防止磁芯飽和且增加該電感器516的工作通量密度範圍。在該電感器516中，一空氣間隙520被配置在該通量路徑504之水平截面之間。兩個空氣間隙520也被***到該等磁芯臂510、512及514的每一個的中間，用以分離每一磁芯臂510、512及514成為三個離散的片段。其他空氣間隙配置可被使用以實現相同的結果。
接下來參考第7圖，具有一輸出濾波器且具有共用模式/差異模式輸入濾波器電路的一可變速度驅動機之一實施例被說明。如上文中關於第4圖所描述的EMI/RFI輸入濾波器被連接在該轉換器202之輸入，且執行如上所述相同的濾波功能。在該VSD 104輸入處加入具有電感器16的輸入濾波器，有效地在該AC電力幹線102及該VSD104之間提供一高阻抗電路。為了對共用模式電流提供一低阻抗路徑，包括三個共用模式電容器32的一個三相Y字形連接電容器組30被連接於該VSD之馬達連接端38及接地22之間。該電容器組30在高頻時等效為短路，即低阻抗，有效地將出現在三個VSD輸出端34的有害高頻AC成分接地，且分流該等有害 的AC成分不致到達被連接到該VSD的馬達或其他類型負載，從而濾除共用模式電壓所產生的電流。該電容器組30允許高頻AC成分繞過該馬達之寄生電容接地元件，且消除由共用模式電壓及電流所導致的軸承損壞。
換流器輸出端34提供包括與該等輸出端38串聯的三相電感器36之一第二濾波器配置，該等輸出端38被連接到該系統負載，例如一馬達106。一第二三相電容器組42在該三相電感器36之負載端之間被Y字形連接到輸出電力相位L1、L2及L3，為差異模式電流提供一低阻抗路徑以在該電容器組42間流過。Y字形連接在該三相電感器36之負載端的該第二三相電容器組的組合提供一L－C差異模式輸出濾波器。藉由組合該共用模式濾波電容器組30與該L－C差異模式電感器36及電容器組42，兩個有害現象，即，共用模式及差異模式電流，都被防止到達由該VSD104提供電力的負載。
儘管在圖中被說明且在此被描述的該等示範性實施例目前是較佳的，但應該知道，此等實施例僅以範例的方式被提供。因此，本申請案並不被限制在特定實施例中，而擴展到仍然落在附加申請專利範圍之範圍中的各種修改。任何流程或方法步驟的順序或次序可依據可選擇的實施例被變化或重排序。
重要的是要注意，用於可變速度驅動機的共用模式及差異模式濾波器的構成及配置(如在各種示範性實施例中所顯示的)僅是說明性的。雖然僅一些實施例已被詳細描述於此揭露中，但檢閱此揭露的此技藝中具有通常知識者將 立即瞭解許多修改是可能的(例如各種元件的大小、尺寸、結構、形狀及比例，參數值、安裝配置、材料使用、顏色、方位等之變化)，而本質上並不脫離申請專利範圍中所列舉之標的的新穎教示及優勢。例如，如整體被形成後所示之元件可由多個部分或元件構成，元件之方位可被反向或被變化，且離散元件的種類或數目或者方位可被改變或變化。因此，所有這些修改企圖被包括在本申請案之範圍內。任何程序或方法步驟的順序或次序可依據可選擇的實施例被變化或重排序。在申請專利範圍中，任何手段功能用語(means plus function)企圖覆蓋在此被描述的如執行所敍述功能的結構，且並不僅是結構等效物而是等效的結構。在示範性實施例的設計、操作條件及配置中，其他替換、修改、變化及省略可被進行，而並不脫離本申請案之範圍。
10‧‧‧輸入濾波器
104‧‧‧可變速度驅動機(VSD)
16‧‧‧輸入電感器、電感線圈
106‧‧‧馬達
18‧‧‧接頭部分
20‧‧‧電容性三相濾波器元件、Y字形連接濾波器元件、Y字形連接電容器組
202‧‧‧轉換器級、主動轉換器、轉換器
204‧‧‧DC鏈結級、DC鏈結
206‧‧‧換流器
21‧‧‧Y字形連接點
300‧‧‧HVAC、致冷或液體冷卻系統
22‧‧‧接地連接
23‧‧‧接地電容
302‧‧‧壓縮機
26‧‧‧線路端電感器
304‧‧‧冷凝器
28‧‧‧負載端電感器
306‧‧‧冷卻器、蒸發器
30‧‧‧共用模式濾波電容器組
308‧‧‧控制面板
32‧‧‧共用模式電容器
502‧‧‧箭頭
34‧‧‧VSD輸出端、換流器輸出端
504‧‧‧通量路徑
36‧‧‧三相電感器、L－C差異模式電感器
510、512、514‧‧‧磁芯臂
516‧‧‧五臂式AC電感器
38‧‧‧馬達連接端、輸出端
516’‧‧‧四臂式AC電感器
42‧‧‧第二三相電容器組
520‧‧‧空氣間隙
102‧‧‧AC電源、輸入AC電源、三相輸入電源、AC幹線、AC電力幹線
第1A及1B圖示意性地說明一個大致的系統組態。
第2A及2B圖示意性地說明可變速度驅動機之實施例。
第3圖示意性地說明一致冷系統。
第4圖說明使用一四或五臂式電感器的一共用模式及差異模式輸入濾波器之元件的一示意性圖式。
第5圖說明一五臂式電感器磁芯之四分之一截面視圖。
第6圖說明該五臂式電感器磁芯之一全截面視圖。
第7圖說明包括VSD輸出濾波器組態之另一實施例的一示意性電路圖。
第8圖說明四臂式電感器磁芯之一全剖視圖。
10‧‧‧輸入濾波器
16‧‧‧輸入電感器、電感線圈
18‧‧‧接頭部分
20‧‧‧電容性三相濾波器元件、Y字形連接濾波器元件、Y字形連接電容器組
21‧‧‧Y字形連接點
22‧‧‧接地連接
23‧‧‧接地電容
26‧‧‧線路端電感器
28‧‧‧負載端電感器
202‧‧‧轉換器級、主動轉換器、轉換器

Claims (23)

  1. 一種組配來以固定交流(AC)輸入電壓大小及頻率接收輸入AC電力且以一可變電壓及可變頻率提供輸出AC電力之可變速度驅動機(VSD)系統，該可變速度驅動機系統包含：一轉換器級，被連接到提供該輸入AC電壓的一AC電源，該轉換器級被組配以將該輸入AC電壓轉換到一已升壓的直流(DC)電壓；一DC鏈結，連接到該轉換器級，該DC鏈結被組配以過濾及儲存來自該轉換器級之該已升壓的DC電壓；一換流器級，連接到該DC鏈結，該換流器級被組配以將來自該DC鏈結的該已升壓之DC電壓轉換為具有該可變電壓及該可變頻率之該輸出AC電力；及一輸入濾波器，在該轉換器級之一輸入處連接到該VSD，用以過濾由出現在該AC電源處的傳導電磁干擾或射頻干擾所引起的一共用模式成分及一差異模式成分；該輸入濾波器進一步包含：具有三個繞組之一個三相電感器，其中該三相電感器的每一繞組具有一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段；及具有三個電容器之一個三相輸入電容器組，該三個電容器以一Y字形型態在一端被連接到該三個中分接頭，且在相反端被連接到一共用點； 其中，該三相輸入電容器組被組配以實質上為高於一預定基本頻率之頻率提供一短路，以將通過該三相電容器組的高於一預定基本頻率之頻率分流，而將該預定基本頻率傳到該轉換器級；及三相輸入電容器組之該相反端處的該共用點還具有一接地連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可變速度驅動機系統，進一步包含：一電容器被連接於共用點及接地之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可變速度驅動機系統，其中每一對電感器段包含各自在一端被連接到該中分接頭的一線路端電感器及一負載端電感器，其中該線路端電感器在相反於該中分接頭的一第二端被連接到該AC電源，且該負載端電感器在相反於該中分接頭的一第二端被連接到該轉換器級。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可變速度驅動機系統，其中該三相電感器是一五臂式電感器，包含：具有至少三個臂部分之一磁芯元件，每一臂部分被一對電載流線圈纏繞，及一通量部分，該通量部分以一連續的磁路徑連接該三個臂部分，該通量部分具有一對垂直臂，頂端被一頂臂連接且底端被一底臂連接，以形成一實質上矩形的框部分，該三個臂部分設置於該框部分中且與該框部分磁連通。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可變速度驅動機系統，其中該三相電感器是一四臂式電感器，包含： 具有至少三個臂部分之一磁芯元件，每一臂部分被一對電線圈纏繞，及一通量部分，該通量部分以一連續的磁路徑連接該三個臂部分，該通量部分提供一共用通量路徑，該通量路徑由流經該等電線圈之共用模式電流成分所激發。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可變速度驅動機系統，進一步包含：具有三個電容器之一第一輸出電容器組，每一電容器以一Y字形型態被連接到該電感器之一輸出相；該第一輸出電容器組之該三個電容器中的每一個在相反於該輸出相連接的一端處被共同連接；該共同電容器連接還被接地。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之可變速度驅動機系統，進一步包含：具有三個輸出相位繞組之一輸出電感器，該三個輸出相位繞組與該換流器級之該輸出相串聯；及具有三個電容器之一第二輸出電容器組，該第二輸出電容器組的每一電容器以一Y字形型態被連接到該輸出電感器之一負載端；其中，由差異模式電壓成分所引起的電流實質上自該輸出電感器之該負載端被移除，且被防止流入連接於該輸出電感器之一負載。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可變速度驅動機系統，其中該共用模式成分包含該三相AC電源的線路對接地電 壓。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之可變速度驅動機系統，其中該輸入濾波器包含：一三相輸入電容器組，該三相輸入電容器組包含以一Y字形型態連接之三個電容器，該三個電容器中之每一電容器在一第一端連接至該三相AC電源中之一相，及在一第二端與其他兩個電容器連接至一共用點；以及一接地電容器被連接在該共用點與接地之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之可變速度驅動機系統，其中該三相輸入電容器組係組配來過濾該三相AC電源之線路對接地電壓，用以減少或實質地消除跨於該轉換器級上之高頻失真。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可變速度驅動機系統，進一步包含：具有三個繞組之一個三相電感器，其中該三相電感器的每一繞組具有一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段。
  12. 一種用於過濾共用模式及差異模式電流之輸入濾波器，包含：具有三個繞組之一個三相電感器，其中該三相電感器的每一繞組具有一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段；及具有三個電容器之一個三相輸入電容器組，該三個電容器以一Y字形型態在一端被連接到該三個中分接 頭，且在相反端被連接到一共用點；其中，該三相輸入電容器組被組配來實質上為高於一預定基本頻率之頻率提供一短路，以將通過該三相電容器組的高於一預定基本頻率之頻率分流，而將該預定基本頻率傳遞到一輸入AC電源；及該三相輸入電容器組之該相反端處的該共用點還具有一接地連接。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之輸入濾波器，進一步包含：一電容器被連接於共用點及接地之間。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之輸入濾波器，其中每一對電感器段包含各自在一端被連接到該中分接頭的一線路端電感器及一負載端電感器，其中該線路端電感器在相反於該中分接頭的一第二端被連接到一AC電源，且該負載端電感器在相反於該中分接頭的一第二端被連接到該可變速度驅動機之一轉換器級。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之輸入濾波器，其中該三相電感器是一五臂式電感器，包含：具有至少三個臂部分之一磁芯元件，每一臂部分被一對電載流線圈纏繞，及一通量部分，該通量部分以一連續的磁路徑連接該三個臂部分，該通量部分具有一對垂直臂，頂端被一頂臂連接且底端被一底臂連接，以形成一實質上矩形的框部分，該三個臂部分設置於該框部分中且與該框部分磁連通。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之輸入濾波器，其中該三相 電感器是一四臂式電感器，包含：具有至少三個臂部分之一磁芯元件，每一臂部分被一對電線圈纏繞，及一通量部分，該通量部分以一連續的磁路徑連接該三個臂部分，該通量部分提供一共用通量路徑，該通量路徑由流經該等電線圈之共用模式電流成分所激發。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之輸入濾波器，其中在三相輸入電容器組相反端之該共用點進一步包含一接地連接及一第四電容器被連接在共用點與接地點之間。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之輸入濾波器，其中該濾波器係組配來過濾該三相AC電源接地之線路對接地電壓，用以減少或實質地消除跨於該轉換器級上之高頻失真。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之輸入濾波器，進一步包含：具有三個繞組之一個三相電感器，其中該三相電感器的每一繞組具有一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段。
  20. 一種用以過濾與可變速度驅動機相關聯的共用模式及差異模式電流之輸出濾波器，包含：具有三個電容器之一第一輸出電容器組，該第一輸出電容器組的該三個電容器中的每一個以一Y字形型態被連接到一電感器之一輸出相，該電感器串聯連接於一換流器之輸出端點； 該第一輸出電容器組之該三個電容器中的每一個在相反於該輸出相連接的一端處被共同連接；電容器共同連接點還被接地；具有三個輸出相位繞組之一輸出電感器，該三個輸出相位繞組與該換流器級之該輸出相串聯；及具有三個電容器之一第二輸出電容器組，該第二輸出電容器組的每一電容器以一Y字形型態被連接到該輸出電感器之一負載端；其中，由差異模式電壓成分所引起的電流實質上自該輸出電感器之該負載端被移除，且被防止流入連接於該輸出電感器之一負載。
  21. 一種具有用以過濾共用模式與差異模式電流的輸入濾波器之冷卻系統，其包含：一冷媒回路，包含被連接在一封閉致冷迴路中之壓縮機、一冷凝器及一蒸發器；一馬達，連接到該壓縮機以為該壓縮機提供動力；一可變速度驅動機，連接到該馬達，該可變速度驅動機被組配來以一固定AC輸入電壓大小及頻率接收一輸入AC電力，且以一可變電壓及可變頻率提供一輸出AC電力，該可變速度驅動機包含：一轉換器級，連接到提供該輸入AC電壓的一AC電源，該轉換器級被組配以將該輸入AC電壓轉換到一已升壓的DC電壓；一DC鏈結，連接到該轉換器級，該DC鏈結被組配 以過濾及儲存來自該轉換器級的該已升壓之DC電壓；一換流器級，連接到該DC鏈結，該換流器級被組配以將來自該DC鏈結的該已升壓之DC電壓轉換到具有該可變電壓及該可變頻率之該輸出AC電力；及用於過濾共用模式及差異模式電流之一輸入濾波器，該輸入濾波器包括：具有三個繞組的一個三相電感器，其中該三相電感器之每一繞組具有一中分接頭，將每一繞組分成一對電感器段；及具有三個電容器的一個三相輸入電容器組，該三個電容器以一Y字形型態在一端被連接到該三個中分接頭，且在相反端被連接到一共用點；其中，該三相輸入電容器組被組配以實質上為高於一預定基本頻率之頻率提供一短路，以將通過該三相電容器組的高於一預定基本頻率之頻率分流，而將該預定基本頻率傳遞到該轉換器級。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之冷卻系統，進一步包含用以過濾與一可變速度驅動機相關聯的共用模式及差異模式電流之一輸出濾波器，該輸出濾波器包含：三個電容器之一第一輸出電容器組，該第一輸出電容器組的該三個電容器中的每一個以一Y字形型態被連接到該電感器之一輸出相；及該第一輸出電容器組之該三個電容器中的每一個在相反於該輸出相連接的一端處被共同連接；該共用電 容器連接還被接地。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之冷卻系統，其中該輸出濾波器進一步包含：具有三個輸出相位繞組之一輸出電感器，該三個輸出相位繞組與該換流器級之該輸出相串聯；及具有三個電容器之一第二輸出電容器組，該第二輸出電容器組的每一電容器以一Y字形型態被連接到該輸出電感器之一負載端；其中，由差異模式電壓成分所引起的電流實質上自該輸出電感器之該負載端被移除，且被防止流入連接於該輸出電感器之一負載。
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