[發明專利]能量轉換系統的電磁屏蔽結構和相關方法

有效

• 申請號: 201210309494.2
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN103635068B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 沈捷;汪鋆;S.施勒德;張帆
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;H02M1/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明公開的實施方式涉及系統和方法，特別涉及一種改進的供能量轉換系統使用的電磁屏蔽結構和相關方法。

背景技術

通常被用來執行能量變換操作的變流器(Converter)，尤其是多電平變流器，例如，三電平變流器等，由于其較好的輸出波形品質以及較高的耐壓能力，在很多工業領域取得逐漸廣泛的應用。例如，多電平變流器已經被應用在機車或者泵等裝置中，其被用來執行直流能量到交流能量的轉換操作，以給負載，例如，給交流電機提供單相或者多相的交流輸出電壓。另外，多電平變流器還被應用在能源發電裝置中，例如，應用在風力發電裝置和太陽能發電裝置中，其被用來執行直流能量到交流能量的轉換操作，以提供單相或者多相的交流電壓，以供電網傳輸和配送。

一般而言，多電平變流器包括多個開關元件/器件，例如，絕緣柵雙極型晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistors，IGBT)和集成門極換流晶閘管(Integrated?Gate?Commutated?Thyristors，IGCT)等，這些開關元件/器件可以在特定樣式或序列的脈沖信號的作用下進行開啟和閉合的動作，以執行能量變換的操作，并提供單相或者多相輸出信號，例如交流電流輸出。在實際的運作過程中，通常期望該單相或者多相交流電流輸出信號具有較好的波形品質，例如完美的正弦波形。然而，由于變流器中開關器件總是要執行一定的開關動作，其輸出信號不可避免地會產生一個或者多個諧波信號，該一個或者多個諧波信號疊加在基波信號之上。當該基波信號和諧波信號通過一條或者多條傳導線路時，例如通過導電條(Bus-bar)傳輸給負載時，該傳導線路會向外發射/輻射電磁信號或者電磁波，該電磁信號或者電磁波在空間傳播并散播到周圍環境可能會對一個或者多個其他電子元件構成電磁干擾。為了滿足一些工業安全標準或者規范，以使得特定裝置向外輻射的電磁波量在允許的輻射量之下，一種通常的做法是構建一種例如由鐵材料制成的箱體或者柜體，該箱體或者柜體可以對其內部產生的電磁輻射信號進行屏蔽或者抑制，使得對外輻射的電磁波量在可以接收的標準量級之下。一般而言，鐵材料制成的箱體或者柜體在接收到內部產生的電磁輻射時，會感應出渦電流(Eddy?Current)，該渦電流會在箱體或者柜體內流動時產生熱能，從而至少將部分電磁輻射能轉換成熱能，以實現電磁屏蔽或者抑制。另外，由于存在趨膚效應(Skin?Effect)，當電磁輻射的頻率增加時，感應渦電流傾向于集中在箱體或者柜體的內表面，由此會造成感應渦電流在箱體或者柜體處產生更多的熱損耗，從而使箱體或者柜體的溫度顯著升高。當現有的散熱系統的不具有足夠的散熱性能時，被指派去對箱體或者柜體內的一個或者多個元件執行特定操作的人員，可能被熱的箱體或者柜體燙傷。此外，在一些場合下，變流器可能被要求提供高輸出電流，該高輸出電流會產生強度更大的電磁輻射，從而使得渦電流和因此而在箱體或者柜體產生的熱損耗變得更大。

因此，迫切有必要提供一種改進的供能量轉換系統使用的電磁屏蔽結構和相關方法來解決上述現有能量轉換系統使用的電磁屏蔽結構和相關方法存在的技術問題。

發明內容

有鑒于上文提及之技術問題，本發明提出如下各種基于總的發明構思的具有一個或者多個具有特定技術特征/技術手段的技術方案。本發明的一個技術方案在于提供一種系統。該系統被配置成驅動交流電機運作。該系統包括變流器和至少將該變流器收容于其內的柜體。該變流器被配置成執行能量變換操作，并提供至少第一相交流電流輸出、第二相交流電流輸出以及第三相交流電流輸出，該第一相交流電流輸出通過第一傳導線路傳送給該交流電機的第一線圈繞組，該第二相交流電流輸出通過第二傳導線路傳送給該交流電機的第二線圈繞組，該第三相交流電流輸出通過第三傳導線路傳送給該交流電機的第三線圈繞組。該柜體設置有第一電磁屏蔽元件和第二電磁屏蔽元件，該第一電磁屏蔽元件被設置在該柜體的至少一側邊，該第一電磁屏蔽元件被配置成吸收至少從在該第一傳導線路流動的第一相交流電流、在該第二傳導線路流動的第二相交流電流以及在該第三傳導線路流動的第三相交流電流中一者產生的至少一部分頻率值在第一頻率范圍內的電磁輻射信號。該第二電磁屏蔽元件被配置成吸收至少從在該第一傳導線路流動的第一相交流電流、在該第二傳導線路流動的第二相交流電流以及在該第三傳導線路流動的第三相交流電流中一者產生的至少一部分頻率值在第二頻率范圍內的電磁輻射信號。

在一些實施方式中，在該提供的系統中，該第一電磁屏蔽元件包括鐵材料。