[發(fā)明專利]包括差模和共模的逆變器濾波器以及包括該逆變器濾波器的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110243339.0
• 申請日: 2011-07-13
• 公開（公告）號: CN102332808A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設計）人: R·C·許內曼
• 申請（專利權）人: 伊頓公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 郭曉華;楊曉光

技術領域

所公開的構思一般涉及電氣濾波器，更特別地，涉及具有差模和共模濾波器特性的逆變器濾波器。所公開的構思也涉及包括逆變器濾波器的系統(tǒng)。

背景技術

如圖1所示，電壓源逆變器2使用多種已知的脈沖寬度調制(PWM)控制算法5中的一種來產生三相交流(AC)功率輸出4。從直流(DC)功率源6吸取電力，能量被儲存到電容器組8。DC功率源6可以是，例如且不限于，6脈沖整流器，其由三相功率源10的AC電抗(未圖示)和/或附加在DC功率源6的AC側12或DC側14上的電抗器(未圖示)緩沖。例如，相對更大的系統(tǒng)可采用12、18、24或更多脈沖連同多脈沖電抗器(未圖示)或變壓器(未圖示)，以消除從三相功率源10吸取的諧波。

電壓源逆變器2通過三相輸出濾波器18為三相負載16供電。三相負載16的非限制性例子包括感應電動機、永磁電動機、同步電動機、被構造為改變線間輸出電路的電壓水平的變壓器和電阻性負載組。逆變器輸出濾波器的兩個已知的非限制性例子包括正弦濾波器40(圖3所示)和dV/dt濾波器42(圖4所示)，其只對電壓源逆變器2的線間功率輸出4進行濾波。

共模問題出現(xiàn)在低電壓系統(tǒng)中，來自包括帶有耦合到地G的寄生電容的晶體管的逆變器(例如但不限于，圖1的電壓源逆變器2)。示例性負載16和它的負荷電力電纜19也具有到地G的寄生電容。這形成了電流的共模或零序回路，該電流就到預期差動三相功率電路的能量或功率傳送而言在很大程度上是正交的。例如，在中壓可變頻率驅動系統(tǒng)中，一些拓撲也具有地電氣連接(例如，與三相AC功率電氣導體在一起，包括分立的地電氣導體被包含在內)，以便使三相功率輸出得到接地基準。

典型地，當共模(線對地)的問題出現(xiàn)在可變頻率驅動系統(tǒng)中時，添加分立的共模濾波器(例如，圖3的共模濾波器44包括三相共模電感器L_CM和電容器C_CM)以補救0問題。然而，這個分立的共模濾波器44的大小和成本大約等于原始的線間逆變輸出濾波器18(圖1)、正弦濾波器40(圖3)或dV/dt濾波器42(圖4)的大小和成本。

參考圖2，為了使電力潮流從負載20返回到AC功率源22或從發(fā)電機24返回電網26，無源直流(DC)功率源——例如無源整流器(例如，圖1的DC功率源6)——被有源整流器(例如但不限于PWM整流器28)所代替。為此目的而采用的相應電力電子電路被典型地稱作主動前端(AFE)30。AFE?30——就像電壓源逆變器2(圖1)——產生方波，并需要在電氣連接到AC功率源22或電網26之前通過AFE濾波器32濾波。AFE濾波器32也具有顯著的共模電流，該電流從有源整流器——例如PWM整流器28——流到AC功率源22或電網26并返回地34。

圖3示出了已知的正弦濾波器40和已知的共模濾波器44。這兩種分立元件可代替圖1的三相輸出濾波器18使用。分立的共模濾波器44也可與圖2的AFE濾波器32一起用來減小共模電流。包括Cf的(復數(shù)個)電容器可以是個體的(即每相一個)，或者裝入Y形配置(未圖示)的三端子殼體(未圖示)。

圖4示出了已知的dV/dt濾波器42，其與圖3的正弦濾波器40類似，可以用于圖3的共模濾波器44的上游(upstream)。

逆變器濾波器仍有改進的空間。

包括逆變器濾波器的系統(tǒng)仍有進一步改進的空間。

發(fā)明內容

這些需求以及其他需求由所公開的構思的實施例滿足，其改進了差模逆變器濾波器，以便也提供共模(線對地)濾波器功能。

優(yōu)選地，采用低成本元件構成到地的電氣濾波器，其顯著減小共模電流。

根據(jù)所公開構思的一個方面，用于多個相的逆變器濾波器包含：節(jié)點；差模濾波器，對于所述多個相中的每個相，其包括第一端子、第二端子、電氣連接在第一端子和第二端子之間的電感器以及電氣連接在電感器和節(jié)點之間的第一電容器；被設置為接地的第三端子；共模濾波器，其包括電阻器和與電阻器串聯(lián)電氣連接在節(jié)點與第三端子之間的第二電容器。