[發明專利]濾波裝置、功率轉換器及共模噪聲抑制方法

有效

• 申請號: 201310085937.9
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104065259A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 周錦平;周敏;謝毅聰
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張浴月;李玉鎖

技術領域

本申請涉及一種濾波裝置或功率轉換器，尤其是涉及一種能夠抑制共模噪聲的濾波裝置、功率轉換器及其應用系統及共模噪聲抑制方法

背景技術

圖1所示為基本的三相功率轉換器的拓撲結構，該功率轉換器包括：功率轉換單元（或稱半導體開關單元）12，其包括：分別由兩組半導體開關元件串聯連接而組成的三個橋臂，作為交流端的三個橋臂的中點A、B和C，以及由直流母線濾波電容CB0、CB1和CB2分別形成的直流端O、P和Q，其中O為濾波電容CB1和CB2的共用端；濾波電感組14’，其一端與電網11相連接，另一端與半導體開關單元12的橋臂中點A、B和C相連；濾波電容組13，其包括星形連接的三個濾波電容C_x，每個濾波電容C_x的一端與電網11連接，另一端彼此相連以構成中性點N。該濾波電感組14’與該濾波電容組13組成差模濾波器。

其中電網11也可稱為交流電壓單元，例如其可以是約為50HZ的交流電壓，如電網側的三相交流電源（用于給其他設備供電）或電機側的功率接收單元（用于接收由電機生成的電能）。

此外，該功率轉換器還可包括電源阻抗穩定網絡（LISN）16，它是用來進行傳導電磁干擾測試時的輔助設備。

假設C0為連接有直流母線濾波電容CB0、CB1或CB2的直流母線與地之間的分布電容，C_1A、C_1B和C_1C分別為半導體開關單元的每一個橋臂中點對地的分布電容。直流母線以及橋臂中點的對地電位跳變會通過該分布電容產生位移電流，位移電流流入地，形成共模噪聲。為了滿足相應的國際電磁兼容標準，如何更有效，更低成本地抑制共模噪聲，是業界普遍關注的問題。

圖2示出一個現有的共模噪聲抑制方案，其使用無源共模濾波器17抑制共模噪聲。該共模濾波器包括共模電感171和一組由星形連接的三個濾波電容C_y形成的濾波電容172。該共模電感往往體積較大，成本較高。而且當要求共模電感的共模感量較大時，該共模電感甚至很難設計。

另一類現有技術通過減小原始共模噪聲，從而減小對共模濾波器的要求。如圖3所示，將濾波電容組13的中性點N與直流母線的中點O相連，由于N為一個虛擬中性點，其電位較穩，將直流母線與該虛擬中性點相連后，母線的對地電位也被鉗位到穩定電位，因而可以改善共模噪聲。該方案的另一變形為如圖4所示，考慮到直接連接時，連接線上的零序分量電流可能會較大，則可以在濾波電容的中性點N與直流母線的中點O之間的連接線上串入一個電容，以將零序分量的電流控制到適當的數值。但是這一類方案只能抑制通過直流母線對地的分布電容C0流入地的共模噪聲，對于通過橋臂中點對地電容C_1A、C_1B和C_1C引起的共模電流，則不但不能抑制，反而還會增加。

發明內容

為了克服現有技術中的缺陷，本發明的目的在于提供一種濾波裝置、功率轉換器及共模噪聲抑制方法，用以濾除該功率轉換器中的共模噪聲。

本發明的進一步目的在于以具有緊湊結構和較低造價的過濾裝置來實現對該功率轉換器中的共模噪聲的良好濾除。

根據本申請的一個方案，提供一種濾波裝置，連接在交流電壓單元與功率轉換器的半導體開關單元之間，用以濾除電路中的共模噪聲，該濾波裝置包括：濾波電容部，一端連接至該交流電壓單元，另一端經由低阻抗元件而連接至該半導體開關單元的直流端，其中該濾波電容部的兩端以及該半導體開關單元的直流端均是功率轉換器的靜地端；濾波電感部，具有四個連接端，其中第一連接端連接至該交流電壓單元，第二連接端連接至該半導體開關單元的交流端，而第三連接端連接至該功率轉換器的靜地端之一；以及補償部，一端連接至該濾波電感部的第四連接端，另一端接地。

根據一個實施例，該濾波電感部包括電感，該電感包括：主繞組，其兩端分別作為該第一連接端和該第二連接端；以及輔助繞組，與該主繞組耦合，其對應于該主繞組的第二連接端的同名端作為該濾波電感部的第三連接端，其另一端作為該濾波電感部的第四連接端。

根據一個實施例，該半導體開關單元包括至少一跳變端，該濾波電感部的輔助繞組與其主繞組的耦合使得該輔助繞組的電壓跳變方向與該功率轉換器的至少一跳變端的電壓跳變方向相反。

根據一個實施例，該半導體開關單元的直流端為高電位端、低電位端或中性電位端至少之一。

根據一個實施例，該低阻抗元件的阻抗值小于該濾波電感部的主繞組的阻抗值的1/2。