专利名称：具有减小共模电压的经改进电源变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源变换装置，尤其涉及用于输出可由诸如电动机的三相装置所使用的三相电源的电源变换装置。
背景技术：
现在，可在市场上购买到为各种不同目的提供各种类型和级别电源的各种电源变换装置。许多这种电源变换装置被设计成输出用于三相AC交流机和其它装置的三相交流(AC)电源。例如，在电动机和电动机驱动器的领域中，三相AC电动机可连接到电动机驱动器，该电动机驱动器包括(和操作为)电源变换器并以可控方式向电动机提供三相AC电源。通过控制施加到给定电动机的电流(和电压)，电动机驱动器还能控制电动机速度、转矩和其它电动机工作特性。
一种在若干这样的电动机中采用的电源变换器是电压源逆变器(VSI)。参看图1，以示意性形式示出了一种现有技术的VSI电源变换器2。如图所示，三相AC输入(或提供)从三相AC电压源4处接收的电源，该三相AC电压源4可以是公共/电源线或其它源，并可分别建模(如图所示)为三个单独的电压源Va、Vb和Vc。输入电源通过VSI电源变换器2转换成适用于负载6的三相AC输出电源，该负载6在本示例中是三相AC电动机(例如，感应电动机或同步电动机)，并可建模为分别与代表电动机的三个不同绕组的三个电感器串联的三个电阻46。
VSI电源变换器2经由两个级工作，第一级是将AC输入电源转换成直流(DC)电源的整流器8，而第二级是将DC电源转换成具有负载6的期望频率和振幅的三相AC输出电源的逆变器10。在图1的实施例中，整流器8是分别采用第一、第二和第三对绝缘栅双极性晶体管(IGBT)12、14和16的脉宽调制(PWM)整流器。每对IGBT 12、14和16都分别在第一节点18与第二节点20之间彼此串联耦合。另外，第一电容器22和第二电容器24在第一节点18与第二节点20之间串联耦合。
此外，相应各对IGBT 12、14和16之间的第一节点26、第二节点28和第三节点30经由相应的输入滤波电感器44分别耦合到VSI电源变换器2的第一输入端27、第二输入端29和第三输入端31。对于逆变器10，它也是分别使用了第一对IGBT 32、第二对IGBT 34和第三对IGBT 36的PWM装置。再一次，每对IGBT 32、34和36也都在第一节点18与第二节点20之间彼此串联耦合，并与电容器22、24以及整流器8的IGBT对并联。此外，第一附加节点38、第二附加节点40和第三附加节点42分别形成于各个对IGBT 32、34和36之间，并耦合到负载6，从而向负载提供第一、第二和第三输入电源相位(在图1中示为A、B和C)。
各对IGBT 12、14、16、32、34和36的每一个经由控制器33(例如微处理器)受到控制以在适当时间接通或切断，从而DC电源(例如DC电压)基本上出现在第一节点18和第二节点20两端，并且DC电源又被转换成提供为相位A、B和C的期望AC输出电源。由于IGBT的脉动导致的不连续和/或波动主要通过操作电容器22、24来平滑。尽管整流器8和逆变器10被示为采用了IGBT，但是在可选实施例中，整流器和/或逆变器可采用诸如硅控整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、门极换向晶闸管(GCT)的其它基于半导体的固态开关器件或其它开关器件。此外，在至少一些实施例中，整流器8可简单地采用二极管。
当在整流器8和/或逆变器10中激活开关器件时，生成时变共模电压。共模电压出现在VSI电源变换器2的输出相位A、B和C中，并因此出现在电动机负载6的电动机绕组上。其中与输入电源4相关联的中性点(在图1中示出为节点g)接地时，共模电压出现在电动机绕组与接地点之间。如图所示，假定电动机负载6的电动机绕组耦合在一起，则共模电压作为总的共模电压V0出现在节点0，该节点0可理解为通过杂散电容C0耦合到实际接地。虽然共模电压可包括不同频率的多个分量，但是共模电压的主要或最大的分量通常是源频率的三倍。因而，对于提供60Hz电源的典型三相AC电源，由电源变换器2生成的共模电源的主要或最大分量将约为180Hz。
取决于包括相关功率电平、环境或其它操作条件以及电动机负载6(或其它负载)的设计的各种因素，共模电压在一些情况下可变成具有相当高的振幅，并且在任意情况下，有可能达到超出电动机绕组的绝缘额定值(或其它负载额定值)的级别。因此，以产生这种共模电压的方式运行电动机负载6可能会有损坏电动机或降低其平均寿命的风险。此外，尽管电动机可被设计成具有高绝缘额定值从而使得电动机不受到这种共模电压的损坏，但是并非所有电动机都如此设计，并且增大电动机的绝缘额定值会增加电动机的成本。另外，电动机制造商所期望的是他们在设计电动机时不需要考虑由共模电压引起的风险。
假定期望具有不生成共模电压、或至少仅生成与常规电源变换器相比显著减小的共模电压的电源变换器，已开发或尝试了各种经改进的电源变换器设计。然而，这些经改进电源变换器的每一种设计或者未能将共模电压减小到令人满意的电平，或者引入其它缺点。例如，一些经改进的电源变换器设计试图通过在电源变换器内更谨慎地控制IGBT或其它开关器件的启动或关闭来减小它们所生成的共模电压的电平。操作和控制这些经改进的电源变换器设计还变得更为复杂，实现它们的结果是以电源变换器的调制指数和/或电压和电流的THD(总谐波失真度)为代价，并且在任何情况下也未能消除共模电压。
其它经改进的电源变换器设计尝试通过使用附加开关、或者使用隔离变压器生成反共模电压来补偿和抵消共模电压。然而，使用附加开关会增加电源变换器的控制操作的复杂性，并会因为增加了电路元件的数目而增加电源变换器的成本。此外，在使用变压器时，必须标定变压器以处理共模电压电平。同样，使用这种变压器也增加了电源变换器的成本，并且由于变压器的尺寸会增加电源变换器的体积。
另一经改进的电源变换器使用附加的无源L-C滤波器来抑制共模电压。该滤波器通常包括用于闭塞高频共模电压的感应线圈和用于将高频共模电压旁接到接地点的电容器。三相AC L-C滤波器通常与各个不同相位A、B和C相关联放置于电源变换器的逆变器与负载之间，例如，三个不同的L-C滤波器被实现为图1所示的IGBT 32、34和36与负载6之间的输出节点38、40和42的一部分(例如串联)。虽然使用这种滤波器确实成功地减小了共模电压的电平，但是滤波器并不一定获得期望的减少，特别是因为与各个不同相位A、B和C相关联的滤波器并不一定以综合方式工作，这将会在不同相位A、B和C的共模电压之间造成不平衡。
因此，至少出于这些原因，如果经改进的电源变换器可生成与常规共模电压相比减小的共模电压电平，或完全消除这种共模信号，则是值得期待的。此外，如果这种经改进的电源变换器不需要大量昂贵的附加元件、不需要物理上较大或大体积的元件，并且不需要实现与其开关器件或其它元件的控制操作相关的更复杂的控制技术，则将是有益的。在至少一些实施例中，如果这种经改进电源变换器可用作能向三相AC电动机或类似机器提供具有减小共模电压电平的改进三相AC电源的经改进驱动器，则将是有益的。
发明内容
本发明已认识到如果在电源变换器中包括用于对共模电压进行滤波的电感元件和另外将三个输出相位与三个输入相位耦合、从而有效地连接具有与电压源相关联的接地中性点的负载中性点的独立链接，则可提供生成减小共模电压电平的经改进电源变换器的至少一些实施例。在至少一些实施例中，电源变换器是采用整流器和逆变器两者的电源变换器。此外，取决于该实施例，电感元件可放置于逆变器的输出侧、整流器的输入侧和/或整流器与逆变器之间。也取决于该实施例，独立链接可经由电容器和/或电阻器包括和/或耦合输出相位和输入相位。
更具体地，在至少一些实施例中本发明涉及三相电源变换器。三相电源变换器包括整流器部分，在该整流器部分的第一、第二和第三输入端分别接收第一、第二和第三AC输入电压；以及具有至少一个输入节点的逆变器部分，该至少一个输入节点至少间接地耦合到整流器部分的至少一输个出节点，其中逆变器部分在逆变器的第一、第二和第三输出端分别生成第一、第二和第三输出AC电压。三相电源变换器还包括将第一、第二和第三输出端与第一、第二和第三输入端耦合的至少一个附加链接，由此与第一、第二和第三AC输入电压相关联的接地中性点从而与第一、第二和第三输出端连接。
此外，在至少一些实施例中，本发明包括电压源逆变器(VSI)电源变换器。VSI电源变换器包括第一装置，用于将分别在第一、第二和第三输入端接收到的AC输入电压的第一、第二和第三相位转换成DC电源；以及第二装置，用于将DC电源转换成分别在第一、第二和第三输出端提供的AC输出电源的第一、第二和第三相位。VSI电源变换器也包括第三装置，用于对至少部分地由第一和第二装置的至少之一生成的共模能量进行滤波；以及第四装置，用于将AC输出端与AC输入端相链接，由此将与AC输入端相关联的接地中性点连接到AC输出端。
另外，在至少一些实施例中，本发明涉及一种减小与VSI电源变换器相关联的共模电压的方法。此方法包括提供多个共模滤波电感器作为VSI电源变换器的一部分，其中这些滤波电感器至少间接地连接到VSI电源变换器的整流器部分和逆变器部分的至少之一。此方法还包括经由至少一附加链接将接地中性点从VSI电源变换器的多个输入端连接到VSI电源变换器的多个输出端。
图1是示出了具有在三相电压源与三相负载之间耦合的整流器和逆变器的一示例性现有技术VSI电源变换器的示意图；图2是示出了根据本发明至少一些实施例的在三相电压源与三相负载之间耦合的一个经改进VSI电源变换器的示意图；图3是示出了根据本发明的至少另一些实施例、在三相电压源与三相负载之间耦合的另一个经改进VSI电源变换器的示意图；图4(a)-4(b)是分别示出了图1现有技术VSI电源变换器的共模电压的示例性时变、共模电压的示例性频谱特性、接地电压输出相位的示例性时变以及输出相位电流的示例性时变的第一、第二、第三和第四曲线图；以及图5(a)-5(d)是分别是出了图3示例性经改进VSI电源变换器的共模电压的示例性时变、共模电压的示例性频谱特性、接地电压输出相位的示例性时变以及输出相位电流的示例性时变的第一、第二、第三和第四曲线图。
具体实施例方式
参看图2，提供了耦合到三相AC电压源54和三相负载56的第一示例性改进电源变换器52的示意图。在本实施例中，如以下进一步详细描述的，电源变换器52是包括第一级为整流器58和第二级为逆变器60的电压源逆变器(VSI)。三相AC电压源54旨在表示可向包括例如公共/电源线或其它电压源的电源变换器52提供AC电压的第一、第二和第三相位的各种AC电压源，并被建模为三个独立电压源Va、Vb和Vc。在所示实施例中，负载56是三相AC电动机(例如，感应电动机或同步电动机)，并被建模为与分别表示电动机的三个不同绕组的三个电感器148分别串联的三个电阻146。然而，负载56也旨在表示包括例如其它机电机构的其它三相AC负载。
又如图2所示，电源变换器52的整流器58分别包括第一、第二和第三对绝缘栅双极性晶体管(IGBT)62、64和66。各对IGBT 62、64和66都在第一节点68和第二节点70之间彼此分别串联耦合。又如图所示，第一电容器72和第二电容器74在第一节点68和第二节点70之间串联耦合。电容器72、74用来消除/或减小由整流器58输出的电压中的波动。
另外，分别在第一、第二和第三对IGBT 62、64和66之间的第一附加节点76、第二附加节点78和第三附加节点80分别耦合到也作为整个电源变换器52输入端的整流器58的第一输入端82、第二输入端84和第三输入端86。在本实施例中，第一输入端82、第二输入端84和第三输入端86分别经由第一滤波电感器110、第二滤波电感器112和第三滤波电感器114耦合到第一附加节点76、第二附加节点78和第三附加节点80。整流器58工作以将在第一输入端82、第二输入端84和第三输入端86处所接收的来自相应电压源Va、Vb和Vc的AC电源的三个相位转换成具有跨越节点68、70的DC电压输出的DC电源。整流器58通过由可以是微处理器或其它控制设备(例如可编程逻辑设备)的控制器50控制IGBT对62、64和66的适当接通和切断(或启动和关闭)来实现AC到DC转换。
至于逆变器60，它也可是分别使用第一、第二和第三对IGBT 92、94和96的PWM装置，其中各对IGBT 92、94和96都在第一节点68和第二节点70(与电容器72、74以及整流器58的IGBT对并联)之间彼此串联耦合。各对IGBT 92、94和96的开关操作也通过控制器50来控制。分别位于第一、第二和第三对IGBT92、94、96之间的第四附加节点98、第五附加节点100和第六附加节点102分别输出第一、第二和第三输出AC电压(示出为A、B和C)，并且分别耦合到分别作为电源变换器52的输出端的第一输出端104、第二输出端106和第三输出端108。更具体地，第四附加节点98、第五附加节点100和第六附加节点102经由相应各对串联连接的电感器，即电感器116和122、电感器118和124、以及电感器120和126分别耦合到相应输出端104、106和108。电感器116、118和120的每一个都是输出滤波电感器，而电感器122、124和126的每一个都是用于对共模电压滤除和/或将共模电流反向的共模滤波电感器。如图所示，三个共模滤波电感器122、124和126都彼此磁耦合以便相互感应。
又如图所示，第一输入端82、第二输入端84和第三输入端86经由附加链接128分别耦合到第一输出端104、第二输出端106和第三输出端108。更具体地，第一输入端82、第二输入端84和第三输入端86经由第一电容器132、第二电容器134和第三电容器136分别耦合到电阻130，而该电阻130又经由第四电容器138、第五电容器140和第六电容器142分别耦合到第一输出端104、第二输出端106和第三输出端108的每一个。附加链接128允许共模电流通过，并且电阻130用作阻尼电阻。通过经由电阻130和电容器132-142所形成的附加链接128，标注为g的电压源54的接地端从输入端连接到输出端104-108。因此，不仅通过电感器122-126滤除共模电压，而且接地端也连接到负载56，从而标注为o的负载的接地端有效地耦合到实际接地。因而，接地端o不具有较大的非零电压，而且接地端o的电压基本上不经由任何寄生电容144在实际接地g附近上下摆动。结果，由电源变换器52的工作所生成的共模电压如果没有被消除则也基本上被减小。
虽然图2示出了电源变换器52的一个实施例，但是本发明也旨在包括尤其是其它VSI电源变换器的电源变换器的其它实施例。例如，在另一个实施例中，图2所示的共模滤波电感器122、124和126可从图2所示的位置移动到分别在输入端82、84和86与电感器110、112和114之间的位置。在其它实施例中，电感器116和122可合并成单个电感器，同样电感器118与124、以及电感器122与126也可以。类似地，在电感器122、124和126被移动到电源变换器52的整流器侧的实施例中，电感器122可与电感器110合并成单个电感器，同样电感器124与电感器112以及电感器126与电感器114也可以。此外，因为电感器对116和112、118和124以及120和126是串联连接，所以各对电感器中的电感器的相对位置可颠倒(如果电感器122、124和126放置在电源变换器52的整流器侧也是一样)。在整流器58和逆变器60中使用的具体开关器件也可不同于所示IGBT。
参看图3，经改进电源变换器152的又一实施例被示为在与如图2所示相同的三相电压源54和三相负载56之间耦合。电源变换器152在其控制器50、整流器58和逆变器60(以及相关联的IGBT)方面很大程度上与电源变换器52相同。另外，电源变换器152具有用电阻130和电容器132-142连接电源变换器的输入端82-86与电源变换器的输出端104-108的相同附加链接128。此外，电源变换器152具有分别在输入端82-86与整流器58之间、以及逆变器60与输出端104-108之间连接的相同的电感器110-114和116-120。然而，与电源变换器52相比，电源变换器152不采用三个共模滤波电感器122-126(在逆变器60与输出端104-108之间或整流器58与输入端82-86之间)，而是采用其中只采用了第一中间电感器154和第二中间电感器156的经改进配置。
如图更具体地所示，不采用与输入到整流器58或由逆变器60输出的三个相位的每一个连接的电感器122-126，电源变换器152在整流器58与逆变器60之间采用两个中间电感器154、156，从而电感器形成影响DC电源在整流器与逆变器之间传送的扼流圈。如图所示，逆变器60并不直接耦合到整流器58或其第一节点68和第二节点70。相反地，其间耦合有IGBT对92-96、被称为第一节点168和第二节点170以与整流器58的第一节点68和第二节点70相区分(虽然逆变器60的节点在物理上与参考图2所描述的逆变器的节点相同)的逆变器60的节点分别耦合到第一电感器154和第二电感器156，该第一电感器154和第二电感器156又分别耦合到整流器58的第一节点68和第二节点70。另外，虽然第一电容器172和第二电容器174(用于消除波动)在整流器58的第一节点68与第二节点70之间串联连接，但是第三电容器176和第四电容器178(也用于消除波动)另外在逆变器60的节点168与170之间串联连接。
又如图所示，第一电感器154和第二电感器156磁耦合以在这些扼流圈之间提供互感，并用于过滤共模电压。通过使用两个电感器154、156来代替图2所示的三个电感器122、124和126，图3的电源变换器152具有优于图2电源变换器的特定优点。具体地，因为电感器需要相对较大的绕组结构，所以与使用了三个电感器的图2实施例相比，其中仅使用两个电感器的图3实施例可在物理上更小。由于负载56所导致的无功电流的负效应通过如图3所示将扼流圈移到电源变换器的DC级来减小，其中该无功电流的负效应包括标定增加和绕组损耗。
由于运行电源变换器52的共模滤波电感器122-126和附加链接128，并且由于运行电源变换器152的共模滤波电感器154和156及附加链接128而减小共模电压所达的确切程度可取决于实施例而变化。然而，显著地减小了共模电压。参看图4和图5，例如，常规电源变换器(例如，图1的电源变换器2)的输出所生成的共模电压可能是相当大的，如图4(a)所示。相比之下，图3的电源变换器152基本上不生成共模电压，如图5(a)所示。(应当注意图4(a)和5(a)所示的特定时变共模电压仅仅旨在作为示例。)除了在图4(a)和5(a)中示出电源变换器2和152的共模电压的示例性时变，图4(b)和5(b)分别示出了由相应电源变换器2和152所生成的示例性共模电压的频谱，图4(c)和5(c)分别示出了相应电源变换器2和152的示例性接地电压(例如，图1和3中标注为A的节点与接地点之间的电压)的输出相位的示例性时变，并且图4(d)和5(d)分别示出了相应电源变换器2和152的输出相位电流的示例性时变。如图所示，如图5(b)所示，由图3的电源变换器152生成的共模电压频谱值远小于如图4(b)所示由图1的电源变换器2生成的共模电压频谱值。同样，如图5(c)和5(d)分别所示由电源变换器152生成的接地点电压的输出相位和输出相位电流中的波动也远小于如图4(c)和4(d)分别所示由电源变换器2生成的接地点电压的输出相位和输出相位电流中的波动。还应当注意尽管图5(a)-5(d)所示的结果具体关于图3所示的电源变换器152，但是它也实质上表示由图2的电源变换器52生成的对应信号。
除了上述实施例，本发明的其它实施例也是可能的。例如，虽然上述附加链接128包括两组耦合到单个电阻的三个电容器，但在其它实施例中附加链接可采用其它形式。例如，可用一组三个电阻替代一组三个电容器。在如图2和3所示的示例中，电阻130或230将作为连接所有三个电容器和三个电阻的中间器件。又例如，在图2和3所示的实施例中，各对两个电容器(例如，电容器72和74、电容器172和174以及电容器176和178)在节点68与70或168与170之间串联连接。然而，在其它实施例中，各对电容器可组合成单个电容器。
另外，在如图2和3所示使用了电容器对的实施例中，将电源变换器更改成包括连接在输出端104-108之间的附加开关结构和存在于各对电容器之间的一个或多个中间节点是可能的。例如，对于图2所示的电源变换器，电源变换器可被更改成包括将相应第一、第二和第三输出端104-108的每一个耦合到电容器72与74之间的标注为z的中间节点的附加开关元件。通过以这种方式重新配置电源变换器52，可获得具有三电平拓扑(或“中性点钳位桥”拓扑)的改进版电源变换器。可对图3电源变换器152进行类似更改，其中输出端104-108耦合到电容器176与178之间的标注为z2的中间节点(或甚至在这些输出端与电容器172和174之间的标注为z1的中间节点之间)。
本发明旨在包括各种各样的电源变换器而不仅限于上述这些实施例。根据这些实施例，电源变换器可与低压/低功率(例如，高达1100伏的AC电压)、中压/中功率(例如，在2300伏与7200伏AC之间)以及甚至高压/高功率系统连接使用。虽然电源变换器52和152使用具有特定电桥设计的整流器和逆变器的特定设计(例如，开关和/或整流器件的配置)，但是本发明也旨在包括采用其它设计的整流器和逆变器的电源变换器的其它实施例，其中该设计包括其它具有不同电桥配置的整流器和逆变器设计。此外，如上所述，逆变器中所采用的特定开关器件并非必须为IGBT，而是也可以是SCR、GTO、GCT和其它开关器件。类似地，整流器中所采用的开关器件无需为IGBT，而也可以是SCR、GTO、GCT和其它开关器件，或者甚至诸如二极管的非开关器件。
另外，虽然上述实施例是电压源逆变器(VSI)电源变换器，但是本发明也旨在包括电流源逆变器(CSI)电源变换器。在诸如上述这些的VSI电源变换器中，电源变换器的DC链接部分(即，连接于整流器与逆变器之间的诸如上述电容器72、74、172、174、176、178和电感器154、156的电源变换器的这些元件)通常包括耦合在整流器的输出端子对之间或逆变器的输入端子对之间的、或者耦合在两者之间的一个或多个电容器(例如，电容器72、74、172、174、176和178)。然而，本发明也旨在包括作为CSI电源变换器的实施例，从而电源变换器的DC链接部分包括链接整流器的相应输出端与逆变器的相应输入端的两个或多个电感器(例如，一个电感器链接图3的端口68和168，而另一个电感器链接端口70和170)。在这样的实施例中，例如如图2所示，仍将采用对应于共模滤波电感器154、156的共模扼流圈靠近电源变换器的输出端，或分别和整流器的输出端与逆变器的输入端之间的DC连接部分串联连接。
本发明并非具体旨在限于本文所包含的实施例和示图，而是包括落在以下权利要求范围内、包含实施例的多个部分及不同实施例的元素的组合的这些实施例的变体形式。
权利要求
1.一种三相电源变换器，包括整流器部分，分别在所述整流器部分的第一、第二和第三输入端接收第一、第二和第三AC输入电压；逆变器部分，具有至少间接地耦合到所述整流器部分的至少一个输出节点的至少一个输入节点，其中所述逆变器部分分别在其第一、第二和第三输出端生成第一、第二和第三输出AC电压；以及至少一附加链接，它耦合所述第一、第二和第三输出端与所述第一、第二和第三输入端，由此与所述第一、第二和第三AC输入电压相关联的接地中性点因此与所述第一、第二和第三输出端相连接。
2.如权利要求1所述的三相电源变换器，其特征在于，所述至少一个附加链接包括以下至少之一(a)第一、第二和第三电容器分别耦合在所述第一、第二和第三输出端与第一中间节点之间，第四、第五和第六电容器分别耦合在所述第一、第二和第三输入端与第二中间节点之间，以及电阻耦合所述第一和第二中间节点；(b)第一、第二和第三电容器分别耦合在所述第一、第二和第三输出端与第一中间节点之间，第一、第二和第三电阻分别耦合在所述第一、第二和第三输入端与第二中间节点之间，以及第四电阻耦合所述第一和第二中间节点；(c)第一、第二和第三电阻分别耦合在所述第一、第二和第三输出端与第一中间节点之间，第一、第二和第三电容器分别耦合在所述第一、第二和第三输入端与第二中间节点之间，以及第四电阻耦合所述第一和第二中间节点；以及(d)至少一阻尼电阻。
3.如权利要求1所述的三相电源变换器，其特征在于，以下至少之一为真(a)所述变换器是电压源逆变器(VSI)和电流源逆变器(CSI)之一；以及(b)所述逆变器部分包括多个开关器件，并且所述开关器件选自由绝缘栅双极性晶体管IGBT、硅控整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)和门极换向晶闸管(GCT)构成的组。
4.如权利要求1所述的三相电源变换器，其特征在于，以下至少之一为真(a)所述整流器部分包括多个开关器件和多个二极管的至少之一；(b)所述电源变换器用作电动机驱动器，并且所述电源变换器用于减小由耦合到所述电动机驱动器并由其驱动的电动机承受的共模电压。
5.如权利要求1所述的三相电源变换器，其特征在于，所述整流器部分的所述至少一个输出节点包括第一和第二输出节点，其中所述逆变器的所述至少一个输入节点包括第一和第二输入节点，其中所述相应第一和第二输出节点分别至少间接地耦合到所述第一和第二输入节点，并且其中第一电容器在所述整流器部分的所述第一与第二输出节点的至少之一和所述逆变器部分的所述第一与第二输入节点的至少之一之间耦合。
6.如权利要求10所述的三相电源变换器，其特征在于，还包括第二电容器，在所述第一和第二输出节点之间与所述第一电容器串联耦合；以及附加节点，存在于所述第一与第二电容器之间，并且其中以下至少之一也为真(a)所述整流器部分在所述第一与第二输出节点两端生成第一基本DC电压，而所述逆变器在所述第一与第二输入节点两端接收所述第一基本DC电压和至少部分地基于所述第一基本DC电压的第二基本DC电压的至少之一，以及(b)所述三相电源变换器具有三电平拓扑，其中所述第一、第二和第三输出端的每一个都经由至少一个附加开关器件耦合到所述附加节点和又一节点的至少之一。
7.如权利要求1所述的三相电源变换器，其特征在于，还包括至少一滤波元件，它进行形成所述整流器部分的一部分、形成所述逆变器部分的一部分、并耦合在所述整流器与逆变器部分之间的至少之一，其中所述滤波元件被配置成滤除共模信号的至少一部分。
8.如权利要求7所述的三相电源变换器，其特征在于，所述至少一个滤波元件包括至少一个电感器，并且其中以下的至少之一也为真(a)所述至少一电感器包括第一和第二电感器，所述第二电感器耦合在所述整流器的第一输出节点与所述逆变器的第一输入节点之间，并且所述第二电感器耦合在所述整流器的第二输出节点与所述逆变器的第二输入节点之间；(b)所述至少一个电感器包括至少两个电感器，并且所述至少两个电感器互感；(c)所述至少一个电感器包括所述逆变器部分内的第一、第二和第三电感器，它们分别在所述逆变器部分的第一、第二和第三对开关器件与所述第一、第二和第三输出端之间至少间接地耦合；以及(d)所述至少一个电感器包括所述整流器部分内的第一、第二和第三电感器，它们分别在所述整流器部分的第一、第二和第三对整流器件与所述第一、第二和第三输入端之间至少间接地耦合。
9.一种电压源逆变器(VSI)电源变换器，包括第一装置，用于将分别在第一、第二和第三输入端接收到的AC输入电源的第一、第二和第三相位转换成DC电源；第二装置，用于将所述DC电源转换成分别在第一、第二和第三输出端上提供的AC输出电源的第一、第二和第三相位；第三装置，用于至少部分地过滤由所述第一和第二装置的至少之一生成的共模能量；以及第四装置，用于不经由接地连接将所述AC输出端与所述AC输入端相链接，由此将与所述AC输入端相关联的接地中性点连接到所述AC输出端。
10.如权利要求9所述的VSI电源变换器，其特征在于，还包括第一和第二电容器，它们耦合在存在于所述第一装置与所述第二装置之间的第一与第二中间节点之间，并且其中所述电源变换器用于减小由耦合到所述电源变换器的负载所承受的共模电压。
11.一种减小与VSI电源变换器相关联的共模电压的方法，所述方法包括提供多个共模滤波电感器作为所述VSI电源变换器的一部分，其中所述滤波电感器至少间接地连接到所述VSI电源变换器的整流器部分和逆变器部分的至少之一；以及经由至少一个附加链接将接地中性点从所述VSI电源变换器的多个输入端连接到所述变换器的多个输出端。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述输入端与所述输出端之间形成的至少一个附加链接都未直接连接到接地，并且其中所述接地中性点的所述连接使由所述VSI电源变换器的负载承受的共模电压减小。
全文摘要
本文中描述了一种生成较小电平的共模电压、或甚至完全消除这种电压的经改进电源变换器，以及一种减小共模电压的方法。在至少一些实施例中，经改进电源变换器配备有共模滤波电感器以及将电源变换器的输入和输出端彼此耦合以将与变换器(和源)的输入端相关联的接地点连接到负载的链接。此外，在至少一些实施例中，该方法包括提供共模滤波电感器作为变换器的一部分，其中电感器至少间接地连接到变换器的整流器和逆变器的至少之一，并经由至少一个附加链接将接地中性点从变换器的输入端连接到变换器的输出端。
文档编号H02M1/12GK101030735SQ20071008528
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月1日
发明者N·R·扎格里, S·C·里佐, Y·肖, B·吴 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司