[實用新型]功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120178832.4
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN202221964U
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 加里·L·斯基賓斯基;艾哈邁德·穆罕默德·賽義德·艾哈邁德
• 申請（專利權(quán)）人: 洛克威爾自動控制技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44;H02M5/458;H02M1/12
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;陳煒

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種用于控制在功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中生成的共模電壓的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通常，三相功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括生成可變頻率的AC(交流)輸入功率的功率源、整流器、逆變器以及負(fù)載。整流器工作以將AC輸入功率轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的DC(直流)功率。逆變器工作以將DC功率轉(zhuǎn)換成期望頻率的AC輸出功率。AC輸出功率用于驅(qū)動諸如電動機的負(fù)載。

整流器和逆變器通常包括諸如固態(tài)開關(guān)(例如，絕緣柵雙極晶體管)和二極管的開關(guān)器件。在采用固態(tài)開關(guān)的整流器或逆變器中，以受控方式來執(zhí)行開關(guān)操作，以獲得期望的輸出功率。可使用控制系統(tǒng)來控制開關(guān)，該控制系統(tǒng)通常包括基于處理器(諸如微處理器)的控制電路和用于驅(qū)動開關(guān)的棚極的驅(qū)動電路。

共模電壓通常是由于逆變器的開關(guān)操作而生成的。在各種操作條件下，這些共模電壓的幅度可變得相當(dāng)高，并且有可能可達(dá)到超過電動機繞組的絕緣額定值(或其它負(fù)載額定值)的水平。因此，以導(dǎo)致這樣的共模電壓的方式運行負(fù)載會冒損壞負(fù)載的風(fēng)險或縮短負(fù)載的平均壽命。

已開發(fā)了多種改進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計來減小或過濾由于這樣的功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的逆變器的開關(guān)而產(chǎn)生的共模電壓。然而，改進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計未能將共模電壓減小到令人滿意的水平或者引入了其它缺點。例如，一些改進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計試圖通過控制功率轉(zhuǎn)換器內(nèi)的固態(tài)開關(guān)器件的開通和關(guān)斷來減小共模電壓的水平。

然而，這樣的改進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換器的操作和控制更加復(fù)雜，以功率轉(zhuǎn)換器的調(diào)制指數(shù)和/或電壓和電流的總諧波失真水平為代價而達(dá)到其效果，并且在任何情況下不能顯著減小共模電壓。

其它改進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計試圖通過額外開關(guān)的使用、或者通過隔離?變壓器的使用產(chǎn)生負(fù)電壓來補償和抵消共模電壓。然而，額外開關(guān)的使用會增加功率轉(zhuǎn)換器的控制操作的復(fù)雜度，并且通過增加電路部件的數(shù)量會增加功率轉(zhuǎn)換器的成本。

此外，在采用變壓器的情況下，變壓器必須被定級(rate)，以處理共模電壓水平。另外，這樣的變壓器的使用增加了功率轉(zhuǎn)換器的成本，并且由于變壓器的尺寸，因此會增加功率轉(zhuǎn)換器的笨重性。

其它技術(shù)要求如下修改：重新配置功率轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，以提供用戶可用的DC總線的中點。這樣的提供在標(biāo)準(zhǔn)功率轉(zhuǎn)換器中是不可用的。其它技術(shù)還要求負(fù)載(諸如電動機)的不可用的中性點可得到(accessible)并且連接到功率轉(zhuǎn)換器。特別地，該配置不適用于具有三角形連接的定子繞組的電動機。

因此，需要設(shè)計共模濾波器，從而以不增加功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計復(fù)雜度、成本或尺寸的方式來減小共模電壓。同時，還期望設(shè)計共模濾波器，以使得可以利用標(biāo)準(zhǔn)功率轉(zhuǎn)換器容易地裝配該共模濾波器。

實用新型內(nèi)容

簡要地，根據(jù)本實用新型的一個實施例，提供了一種功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。該功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)換器，被配置成將三相AC功率輸入轉(zhuǎn)換成DC功率輸出，該DC功率輸出被提供到DC總線的高壓側(cè)和低壓側(cè)；以及逆變器，耦合到DC總線并且被配置成將DC功率轉(zhuǎn)換成三相AC輸出。逆變器包括三個橋臂(leg)，并且每個橋臂包括一對固態(tài)開關(guān)以及該對固態(tài)開關(guān)之間的相應(yīng)輸出。該功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)還包括共模電壓控制濾波器，該共模電壓控制濾波器包括三個濾波器輸入和兩個濾波器輸出，每個濾波器輸入耦合到逆變器的相應(yīng)橋臂的輸出，并且每個濾波器輸出耦合到DC總線的相應(yīng)側(cè)。

在另一實施例中，提供了一種功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。該功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)換器，被配置成將三相AC功率輸入轉(zhuǎn)換成DC功率輸出，該DC功率輸出被提供到DC總線的高壓側(cè)和低壓側(cè)；以及逆變器，耦合到DC總線并且被配置成將DC功率轉(zhuǎn)換成三相AC輸出，其中，該逆變器包括三個橋臂，并且每個橋臂包括一對固態(tài)開關(guān)以及該對固態(tài)開關(guān)之間的相應(yīng)輸出。該功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)還包括共模電壓控制濾波器，該共模電壓控制濾波器包括三個濾波器輸入和兩個濾波器輸出，每個濾波器輸入耦合到逆變?器的相應(yīng)橋臂的輸出，并且每個濾波器輸出耦合到DC總線的相應(yīng)側(cè)。共模電壓控制濾波器還包括電阻性、電容性、電感性網(wǎng)絡(luò)以及耦合到該電阻性、電容性、電感性網(wǎng)絡(luò)的電容器網(wǎng)絡(luò)。