三相半波倍电压整流装置及电机驱动装置和空调器的制造方法_2

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另外,以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0040] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语"安装"、"相连"、 "连接"应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可 以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0041] 在参照附图来描述根据本发明实施例提出的三相半波倍电压整流装置及具有其 的电机驱动装置之前,先来简单介绍一下相关技术中的三相全波整流电路。
[0042] 我国的三相电源的相间电压的有效值是380Vrms,将三相电源经过半波整流或者 全波整流,则整流后的直流电压为537.4Vdc,即380Vrms乘以&。并且,由于三相电源的 电压会有一定的变动,考虑三相电源的相间电压的最低变化范围为±10%,即380Vrms提 高10%为418Vrms,则整流后的直流电压变为591Vdc。另外,采用此直流电压对电机进行 变频控制的过程中,由于电机在刹车或开关电机内的元件时最高会产生的一倍电压过冲, 即591VdcX2,因此设计电路元件时需要采取过电压对策,预留一定的设计余量,由于电机 一般配备吸收元件,最合适的过电压对策是预留30%以上的余量设计电路元件,因而,在设 计电路时需假设直流电压在770Vdc以上。此外,由于欧洲的三相电源的相间电压的有效值 是415V,因而,在设计电路时需假设直流电压在840Vdc以上,北美的三相电源的相间电压 的有效值是460Vrms,因而,在设计电路时需假设直流电压在930Vdc以上。
[0043] 以三相电源的相间电压的有效值是380Vrms为例,假设直流电压为800Vdc,那么, 电解电容的耐压需要在800V以上,但是,由于电解电容的原理问题,电解电容的耐压无法 在500Vdc以上,这样,一个电解电容的耐压不足。
[0044] 由此,相关技术提出一种三相全波整流装置,如图1所示,假设第一电解电容的电 容值是C1'、第二电解电容的电容值是C2',第一电解电容的分压是VI'、第二电解电容的分 压是V2,直流电压为V0'。则第一电解电容的电压VI' = C2V(C1' +C2')XV0'、第二电解 电容的电压V2' = C1V(C1'+C2')XV0'。需要说明的是,第一电解电容和第二电解电容的 泄漏电流比决定分担电压VI'和V2',上述针对VI'和V2'的计算仅适用于泄漏电流基本为 零的电容。但是,电解电容的泄漏电流会因为电压、温度、未施加电压的时间的不同而不同, 而且电解电容的泄漏电流也会随着使用时间的增加而增加,即电解电容的泄漏电流经过几 年后会有很大的变化。。
[0045] 如果两个电解电容的电容值C1'和C2'完全相等且泄漏电流也完全相等,则每个 电解电容的分压是直流电压V0'的一半。即言,如果直流电压V0'是800V,则分担电压VI' 是400V,分担电压V2 '也是400V。假设电解电容的电容值的增加幅度是± 20 %,泄漏电流的 增加幅度是±20%,这样,在最恶劣的情况下,即第一电解电容C1'的泄漏电流增加20%, 第二电解电容C2'的泄漏电流减少20%',VI'与V2'相对直流电压VO'的比分别变为40% 与60%,即言,如果直流电压V0'是800Vdc,则分担电压VI'为320Vdc,分担电压V2'为 480Vdc,其中,480Vdc相对电解电容的耐压500V只有一点点余量。由此,在电解电容的泄漏 电流的随着时间发生变化的情况下,分压VI'和V2'会发生很大变化,并且存在超过电解电 容的耐压的可能性,存在安全隐患。
[0046] 相关技术还提出一种三相全波整流电流,如图2所示,在图1所示的第一电解电容 C1'的两端并联第一电阻R1',以及在图1所示的第二电解电容C2'的两端并联第二电阻 R2'。这样,设计第一电阻R1'和第二电阻R2'的阻值,使流过电阻的电流远大于泄漏电流, 从而能够忽视泄漏电流的影响,电解电容的分担电压VI'和V2'由第一电阻R1'和第二电 阻R2 '的阻值比决定,而不是由泄漏电流比决定。也就是说,泄漏电流的变化不对分担电压 Vl与V2产生很大影响。但是,相关技术存在的缺点是,电阻R1'和R2'会损耗电能,并且电 阻因电能流过会发热还需对其散热,另外,电阻占用的位置也较大。
[0047] 基于上述的问题,本发明提出了一种三相半波倍电压整流装置及具有其的电机驱 动装置。
[0048] 下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的三相半波倍电压整流装置及具有 其的电机驱动装置。
[0049] 图3为根据本发明实施例的三相半波倍电压整流装置的电路原理图。如图3所示, 该三相半波倍电压整流装置包括:三相电源10、整流器20、第一电容Cl和第二电容C2。在 本发明的实施例中,三相电源10输出三相交流电给整流器20,整流器20对三相交流电进行 整流,并输出直流电压。
[0050] 如图3所示,整流器20具有输入端、第一输出端和第二输出端,整流器20的输入 端与三相电源10相连;第一电容Cl的一端与整流器20的第一输出端相连;第二电容C2的 一端与第一电容Cl的另一端相连,第二电容C2的另一端与整流器20的第二输出端相连, 其中,第一电容Cl和第二电容C2之间的连接点与三相电源10的中性点端子N相连,整流 器20的第一输出端和第二输出端为三相半波倍电压整流装置的输出端。
[0051] 也就是说,三相电源10采用三相四线制,提供三相的三相电源端子A、B、C以及中 性点端子N,三相电源10的三相电源端子A、B、C与整流器20的输入端相连,中性点端子N 与第一电容Cl和第二电容C2相连,其中,中性点端子N可以接地。由此,由三相电源决定 第一电容的分压和第二电容的分压,解决两个电容的分压随着泄漏电流的变化而变化的问 题,避免了电容两端的电压超过耐压值的情况发生,安全可靠。与相关技术中采用并联分压 电阻的阻值比决定第一电容和第二电容的分压相比,本发明的装置不需要分压电阻,没有 电阻消耗电能,减少了能量损失。
[0052] 在本发明实施例中,第一电容Cl和第二电容C2可为电解电容。
[0053] 在本发明实施例中,第一电容Cl和第二电容C2的电容值可相等。
[0054] 具体地,在本发明一个实施例中,如图4所示,整流器20包括:第一二极管D1、第 二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6。其中,第一二 极管Dl的阴极与第一电容Cl的一端相连,第二二极管D2的阴极与第一二极管Dl的阳极 相连,第二二极管D2的阳极与第二电容C2的另一端相连,第三二极管D3的阴极与第一二 极管Dl的阴极相连,第四二极管D4的阴极与第三二极管D3的阳极相连,第四二极管D4的 阳极与第二二极管D2的阳极相连,第五二极管D5的阴极与第一二极管Dl的阴极相连,第 六二极管D6的阴极与第五二极管D5的阳极相连,第六二极管D6的阳极与第二二极管D2 的阳极相连,其中,第一二极管Dl和第二二极管D2之间的连接点与三相电源10的三相电 源端子A相连,第三二极管D3和第四二极管D4之间的连接点与三相电源10的三相电源端 子B相连,第五二极管D5和第六二极管D6之间的连接点与三相电源10的三相电源端子C 相连。
[0055] 进一步地,在本发明的一个实施例,对图4所示的电路原理图进行分解,得到如图 5所示的分解后的电路原理图,也就是说,将图4所示的电路原理图变成正电压的三相半波 整流电路100与负电压的三相半波整流电路200的串联电路的组合,其中,图5中的虚线为 实际连接。
[0056] 这样,只对正电压三相半波整流电路100或者负电压三相半波整流电路200进行 分析即可。只是,流过中性点端子N的电流是流过正电压三相半波整流电路100的电流和 流过负电压三相半波整流电路200的电流的累加电流。
[0057] 在本发明的另一个实施例中,如图6和图7所示,三相半波倍电压整流装置还包 括:第一电感Ll和第二电感L2。其中,第一电感Ll连接在整流器20的第一输出端和第一 电容Cl之间;第二电感L2连接在整流器20的第二输出端和第二电容C2之间。也就是说, 第一电感Ll的一端与第五二极管D5的阴极相连,第一电感Ll的另一端与第一电容Cl的 一端相连;第二电感L2的一端与第六二极管D6的阳极相连,第二电感L2的另一端与第二 电容C2的另一端相连。
[0058] 具体地,在本发明的另一个实施例中,如图6和图7所示,三相电源10的三相电源 端子A、B、C的电压分别为Va、Vb、Vc,三相电源10的三相电源端子A、B、C的电流分别为 la、Ib、Ic,电流la、lb、Ic的流动方向如图6
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