专利名称：电功率转换装置的噪声降低装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及倒相器和电功率转换装置的噪声降低装置，尤其涉及用于降低由驱动AC电机的电功率转换装置的切换装置的开/关引起的共模噪声和正常模式噪声的噪声降低装置。
背景技术：
图5示出应用于系统的传统噪声降低装置的电路图，它经三相变换器驱动三相感应电机。图5中所示的噪声降低装置与日本未审定公开专利申请H09(1997)-266677中所揭示的噪声降低装置基本上相同。
图5中所示的是单相AC电源1；作为变换器的单相整流桥式电路2；三相倒相器电路3，它包括诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)的半导体开关器件Q1至Q6、和与各半导体开关器件反向并联的二极管；作为倒相器电路3的负载的三相感应电机4；诸如零相电流变压器的噪声电流检测器5，由环形芯5a、一对初级绕组5b和5c、和次级绕组5d形成；与次级绕组5d的两端连接的噪声补偿电流源电路6；以及接至整流电路2与倒相器电路3之间的DC中间电路的DC平滑电容器Co。噪声电流检测器5的每个绕组的极性按照图5所示设置。
整流电路2、DC平滑电容器Co和倒相器3构成一个电功率转换装置。
噪声补偿电流源电路6包括NPN晶体管Tr1、PNP晶体管Tr2和切断DC分量的耦合电容器C1。滤波器电容器C2和C3连接至AC电源1的两个端子。
次级绕组5d的两端被接至构成噪声补偿电流源电路6的晶体管Tr1和Tr2的基极和发射极。晶体管Tr1的集电极被接至电容器Co的正极端子而晶体管Tr2的集电极被接至电容器Co的负极端子。
将感应电机的框架接地。晶体管Tr1和Tr2的发射极经耦合电容器C1接至接地点G。电容器C2和C3也被接至接地点G。
在图5中，倒相器电路3的开关器件Q1至Q6受PWM(脉码调制)控制。图5省略了PCM控制电路。
下面将描述传统噪声降低装置的操作。倒相器电路3的开关器件Q1至Q6是由PWM脉冲控制为打开和关闭。感应电机4被倒相器电路3的输出驱动。
由于在感应电机4的绕组与接地点G之间存在静电电容(浮地电容)C，正如图5中虚线所示，当电压脉冲从倒相器电路3施加到感应电机4时，漏泄电流脉冲(共模噪声电流)Ic每次流过静电电容器C。直接流过接地点G的噪声电流引起电震和接地断路器的失灵。因此，需要去除噪声电流。
噪声电流检测器5检测流过DC中间电路的一对电源线的电流iC′与iC′之间差的噪声电流(零相电流分量)。当检测到噪声电流时，噪声电流检测器使检测电流iB1流过次级绕组5d。检测电流iB1驱动晶体管Tr1或Tr2。
流入到晶体管Tr1或Tr2的基极中的检测电流iB1被晶体管Tr1或Tr2放大，引起电流iC1。晶体管Tr1和Tr2彼此相反地切换导通和截止，使得当晶体管Tr1导通时晶体管Tr2截止，而当晶体管Tr1截止时晶体管Tr2导通。
当噪声电流iC流入由图5中箭头表示的方向时，由流过初级绕组5b和5c的电流iC′和iC′的检测电流iB1流过次级绕组5d。电流iB1使晶体管Tr1导通，噪声补偿电流iC1经倒相器电路3上臂上任一开关器件、感应电机4的静电电容器C、耦合电容器C1和晶体管Tr2从电容器Co循环到电容器Co。
由于大部分噪声电流iC作为电流IC1流动，流入整流电路2的输出端的电流iC′(＝iC-iC1)被降低，噪声电压(在整流电路2的AC输入一侧端子上的噪声电压)也被降低。
当噪声电流iC的方向相反时，流过次级绕组5d的电流iB1的方向也相反，晶体管Tr1导通。因此，噪声补偿电流iC1经晶体管Tr1、耦合电容器C1、感应电机4的静电电容器C、倒相器电路3下臂上任一开关器件从电容器Co循环到电容器Co。
由于大部分噪声电流iC在这种情况中也作为电流IC1流动，电流iC′(＝iC-iC1)被降低，噪声电压也被降低。
发明概要由于构成噪声补偿电流源电路6的晶体管Tr1和Tr2经其各自集电极连接至平滑电容器Co，要求晶体管Tr1和Tr2的击穿电压足够高，以保证电压与倒相器电路3的DC电压一样高。
在通用倒相器中，AC输入电压(有效值)是200V，DC电压(DC中间电压)约为500V。在通用倒相器中，AC输入电压是400V，DC电压约为1000V。因此，要求晶体管Tr1和Tr2呈现足够高的击穿电压，以保证上述DC电压。
然而，由于从市场上可买到的击穿电压约500V的晶体管的操作比击穿电压为300V的晶体管慢两倍，击穿电压为500V的晶体管不能足够有效地降低噪声电流。
尤其是在高频范围中，其中倒相器的工作频率为1MHz或更高，构成噪声补偿电流源电路6的晶体管有时不能在这么高速率下工作，构成噪声补偿电流源电路6的晶体管以与噪声电流iC极性相反地工作，对高频范围内的噪声电压进行放大。
为了避免这一问题，除了滤波器电容器C2和C3外，需要采用大的高频滤波器来切断高频噪声，增加的大的高频滤波器使电功率转换装置体积增大，以及使电功率转换装置成本提高。
鉴于以上情况，本发明的第一个目的是提供一种噪声降低装置，该装置便于利用器件，对于噪声补偿电流源电路的电流控制器件，其击穿电压低于倒相器和这种电功率转换装置的DC电压。
本发明的第二个目的是提供一种噪声降低装置，即使当电功率转换装置的工作频率在高频范围之内时，该装置便于防止高频噪声由高频滤波器和整个电功率转换装置引起并使其最小化。
本发明的第三个目的是提供一种噪声降低装置，该装置便于使高频滤波器达到最小，减少构成部件的数目以及降低电功率转换装置的制造成本。
根据本发明的第一方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并流过电功率转换装置的噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，噪声电流检测装置检测噪声电流并输出指示该噪声电流的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置把用于降低所检测到噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置，包括一串联电路，包括一电流控制器件和一恒定DC电压源，基于来自噪声电流检测装置的检测信号而控制电流控制器件的输出电流，电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
有利地，噪声电流检测装置被连接到DC中间电路，以检测从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流到接地点的共模噪声电流，基于来自噪声电流检测装置的检测信号，噪声补偿电流源装置产生用于抵消通过DC中间电路流动的噪声电流的电流并将用于抵消的电流提供给DC中间电路。
有利地，噪声电流检测装置被连接到DC中间电路，以检测经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动的正常模式噪声电流；基于来自噪声电流检测装置的检测电流，噪声补偿电流源装置产生用于抵消通过DC中间电路流动的噪声电流的电流并将用于抵消的电流提供给DC中间电路。
根据本发明的第二方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的共模噪声电流并从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流动到接地点，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的差，噪声电流检测装置输出指示该电流差的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一对电流控制器件和一个恒定DC电压源或者一对恒定DC电压源；将各电流控制器件的第一输出端子接地，电流控制器件基于来自变压器的检测信号而控制其输出电流；将恒定DC电压源连接在任一电流控制器件的第二输出端子与DC平滑电容器的任一输出端子之间，或者将恒定DC电压源连接在电流控制器件的各自第二输出端子与DC平滑电容器的各自端子之间；以及电流控制器件，呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
根据本发明的第三方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的正常模式噪声电流并经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的和，噪声电流检测装置输出指示该电流和的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一对电流控制器件和一个恒定DC电压源或者一对恒定DC电压源；将各电流控制器件的第一输出端子接至变换器的输入端，电流控制器件基于来自变压器的检测信号而控制其输出电流；将恒定DC电压源连接在任一电流控制器件的第二输出端子与DC平滑电容器的任一端子之间，或者将恒定DC电压源连接在电流控制器件的各自第二输出端子与DC平滑电容器的各自端子之间；以及电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
根据本发明的第四方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的共模噪声电流并从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流动到接地点，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的差，噪声电流检测装置输出指示该电流差的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，由第一电流控制器件和第二电流控制器件、以及连接在该串联电路的一端与DC平滑电容器之间的恒定DC电压源形成；第一电流控制器件和第二电流控制器件基于来自变压器的检测信号而彼此相反地打开和关闭；将第一电流控制器件和第二电流控制器件的互连点接地；以及第一电流控制器件和第二电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
根据本发明的第五方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的正常模式噪声电流并经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的和，噪声电流检测装置输出指示该电流和的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，由第一电流控制器件和第二电流控制器件、以及连接在该串联电路的一端与DC平滑电容器之间的恒定DC电压源形成；第一电流控制器件和第二电流控制器件基于来自变压器的检测信号而彼此相反地打开和关闭；将第一电流控制器件和第二电流控制器件的互连点接至变换器的输入端；以及第一电流控制器件和第二电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
根据本发明的第六方面，噪声补偿电流源装置，它提供用于补偿共模噪声电流的噪声补偿电流，包括一串联电路，由第一电流控制器件和第二电流控制器件、第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源形成，第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源连接在该串联电路的各端与DC平滑电容器的各端子之间。
根据本发明的第七方面，噪声补偿电流源装置，它提供用于补偿正常模式噪声电流的噪声补偿电流，包括一串联电路，由第一电流控制器件和第二电流控制器件、第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源形成，第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源连接在该串联电路的各端与DC平滑电容器的各端子之间。
有利地，电流控制器件的其上未连接任何恒定DC电压源一端上的诸输出端子经耦合电容器接地。
有利地，电流控制器件的其上未连接任何恒定DC电压源一端上的诸输出端子被接至滤波器电容器的互连点，而滤波器电容器连接在变换器的输入端子之间。
有利地，恒定DC电压源是齐纳二极管。
附图简述
图1是根据本发明第一实施例的包含噪声降低装置的电功率转换装置的电路图。
图2是图1的三相倒相器的等效电路图。
图3是根据本发明第二实施例的包含噪声降低装置的电功率转换装置的电路图。
图4(a)是一电路图，表明齐纳二极管作为噪声补偿电流源电路中恒定DC电压源的另一种连接。
图4(b)是一电路图，表明齐纳二极管作为噪声补偿电流源电路中恒定DC电压源的又一种连接。
图5示出应用系统的传统噪声降低装置的电路图，它经三相变换器驱动三相感应电机。
参考数字和符号的指定1三相AC电源2三相整流桥式电路3倒相器电路4感应电机55A噪声电流检测器5a环芯5b，5c初级绕组5d次级绕组6A，6B噪声补偿电流源电路Tr1，Tr2晶体管Q1至Q6半导体开关器件Co至C3电容器ZD1，ZD2齐纳二极管G接地点较佳实施例的详细描述现在将参考说明本发明较佳实施例的附图详细描述本发明。
图1是根据本发明第一实施例的包含噪声降低装置的电功率转换装置的电路图。在图1中，采用与图5所用的相同参考数字来表示相同的组成元件。
图1中所示的是单相AC电源1；单相整流桥式电路2；三相倒相器电路3，它包括诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)的半导体开关器件Q1至Q6、和与各半导体开关器件反向并联的二极管；作为倒相器电路3的负载的三相感应电机4；诸如零相电流变压器的噪声电流检测器5，由环形芯5a、一对初级绕组5b和5c、和次级绕组5d形成；滤波器电容器C2和C3；以及DC平滑电容器Co。
噪声补偿电流源电路6A不同于图5中所示的传统噪声补偿电流源电路6之处在于，作为第一恒定DC电压源的齐纳二极管ZD1连接在作为电流控制器件的晶体管Tr1与电容器Co的正端子之间，而作为第二恒定DC电压源的齐纳二极管ZD2连接在作为电流控制器件的晶体管Tr2与电容器Co的负端子之间。
齐纳二极管是这样连接的，即齐纳二极管ZD1的阳极连接到晶体管Tr1的集电极，而齐纳二极管ZD2的阴极连接到晶体管Tr2的集电极。
图2示出三相倒相器的等效电路图。现在参考图2，倒相器电路3的上臂和下臂的连接点与感应电机4之间的每一相的每条输出线的绕组电感由L1、L2、L3表示，其电阻由R1、R2、R3表示。感应电机4在接地点之间具有的浮地电容由C1、C2、C3表示。倒相器的DC电压由Ed(在图1中这是Vdc)表示。假设其电位为Ed/2的点被接地。
从倒相器电路3输出的各相的电压由vU、vV和vW表示，各相的电流由iU、iV和iW表示。那么，各相的电压由以下电压等式(1)至(3)表示。在等式(1)至(3)中，vCG代表超出绕组电感L1至L3及电阻R1至R3以外的三相倒相器的输出端子的中性点上的相对地的电位，vCU、vCV和vCW代表三相的电位。诸如以上所述的电压和电流的量是矢量。
vU-vCG＝L1diU/dt+R1·iU+vCU…(1)vV-vCG＝L2diV/dt+R2·iV+vCV…(2)vW-vCG＝L3diW/dt+R3·iW+vCW…(3)正如以下等式(4)至(6)所描述的，假设倒相器的三相的输出线的绕组电感值L1至L3是彼此相等的，倒相器的输出线的电阻值R1至R3是彼此相等的，以及浮地电容值C1至C3是彼此相等的。
L1＝L2＝L3＝L …(4)R1＝R2＝R3＝R …(5)C1＝C2＝C3＝C …(6)
通过将等式(1)至(3)相加得到以下等式(7)。
vU+vV+vW-3vCG＝L·d(iU+iV+iW)/dt+R·(iU+iV+iW)+vCU+vCV+vCW…(7)假设三相的输出电压处于平衡状态，得到以下等式(8)和(9)。
vU+vV+vW＝0 …(8)iU+iV+iW＝0 …(9)通过用等式(8)和(9)替代等式(7)中的vCU+vCV+vCW和iU+iV+iW，vCG有以下等式(10)描述。
vCG＝(vU+vV+vW)/3 …(10)根据等式(10)，在三相倒相器的输出端子的中性点上的相对地的电位VCG是三相的电压之和的三分之一。
由于根据开关器件Q1至Q6的导通/截止状态，三相的每个电压vU、vV和vW是(-1/2)Ed或(1/2)Ed，每个相的电压随电压Ed的变化而变化。由于当一个相的开关器件的状态变化时相位电压的变化的三分之一会引起AC中性点上相对地的电位的变化ΔvCG，电位变化ΔvCG由以下方程式(11)描述。
ΔvCG＝Ed/3 …(11)换句话说，当三相倒相器的开关器件工作时，在AC中性点上对地的电位VCG变化三分之一DC电压Ed。
由于这一情况，图1中噪声补偿电流源电路6A的晶体管Tr1和Tr2的集电极和发射极之间的电压变化三分之一DC电压Ed(就是Vdc)。因此，晶体管Tr1和Tr2足以呈现与Ed/3一样高的击穿电压。通过把齐纳二极管ZD1和ZD2(它们是恒定DC电压源)的齐纳电压设定为(2/3)Ed，可以使噪声补偿电流iC1以与传统噪声补偿电流源电路6中相同的方式流动，即使当提供给晶体管的电压较低时。
对于传统的通用倒相器要求AC输入电压为200V，使用晶体管，其击穿电压必须为约500V。相反，对于根据本发明的通用倒相器，AC输入电压为200V，使用晶体管，其击穿电压约为150V便足够了。对于传统的通用倒相器要求AC输入电压为400V，使用晶体管，其击穿电压必须为约1000V。相反，对于根据本发明的通用倒相器，AC输入电压为400V，使用晶体管，其击穿电压约为300V便足够了。
根据第一实施例的用于补偿噪声电流的基本操作与根据现有技术的相同。具体而言，电流iC′和iC′流过噪声电流检测器5的初级绕组5b和5c，当由倒相器电路3的开关操作引起的噪声电流电流iC以图1中箭头所指的方向流动时。基于电流iC′和iC′之间的差，流过次级绕组5d的电流iB1使晶体管Tr2导通。当晶体管Tr2导通时，噪声补偿电流iC1经耦合电容器C1流动。由于大部分噪声电流iC象噪声补偿电流iC1一样流向电流控制器件，电流iC′(＝iC-iC1)减少，在整流电路2的输入一侧端子上的噪声电压也降低。
当晶体管Tr2导通时，由于齐纳二极管ZD2的作用，晶体管Tr2的集电极和发射极之间的电压约为1/3 DC电压Vdc。
当噪声电流iC向相反方向流动时，以与图1中所描述方向相反的方向流过次级绕组5d的电流iB1使另一晶体管Tr1导通，噪声补偿电流iC1经耦合电容器C1流动。由于在这种情况下大部分噪声电流iC也象噪声补偿电流iC1一样流动，电流iC′(＝iC-iC1)减小。
当晶体管Tr1导通时，由于齐纳二极管ZD1的作用，晶体管Tr1的集电极和发射极之间的电压约为1/3 DC电压Vdc。
根据第一实施例，能够使用具有低击穿电压的晶体管作为噪声补偿电流源电路6A的电流控制器件。因此，使用具有低击穿电压的晶体管与使用具有高击穿电压的晶体管相比便于加速噪声补偿操作。
根据第一实施例，由于即使当倒相器在高频下工作时也定能降低噪声电流以及由于不必增加高频滤波器，可阻止构成部件和元件数目的增加，电路结构的复杂化以及制造成本的提高。
图3是根据本发明第二实施例的包含噪声降低装置的电功率转换装置的电路图。在图3中，采用与图1中所用的相同参考数字来表明相同的构成部件，为了简单起见省略对其的重复说明。根据第二实施例的噪声降低装置降低经电功率转换装置在AC电源与负载之间流动的正常模式噪声。
根据第二实施例，噪声电流检测器5中的初级绕组5c的极性与根据第一实施例的初级绕组5c的相反，从而使次级绕组5d检测流过初级绕组5b与5c的电流之间的和，作为正常模式噪声电流。正常模式噪声电流是经电功率转换装置(包括整流电路2、DC平滑电容器Co和倒相器电路3)在AC电源1与感应电机4之间流动的由倒相器电路3的开关器件Q1至Q6的导通/截止而引起的噪声电流。正常模式噪声电流流动的路径与普通负载电流的路径相同。
图3中所示的电功率转换装置包括噪声补偿电流源电路6B。
图1中的耦合电容C1从噪声补偿电流源电路6B中省去。在噪声补偿电流源电路6B中，晶体管Tr1和Tr2彼此连接的晶体管Tr1和Tr2的发射极被连接到滤波器电容器C2和C3的互连点。
现在将描述根据第二实施例的噪声补偿电流源电路的操作。
响应于倒相器电路3的开关器件Q1至Q6的导通和截止，电流iCO1从电容器Co流出。由于电容器Co的电压会由于电流iCO1而变化，对应于电流iCO1的噪声电流iCO2从AC电源1的一侧流出。
噪声电流iCO2引起噪声电流检测器5A的次级绕组5d中的电流iB2。在晶体管Tr1或Tr2中流动的电流iB2被晶体管Tr1或Tr2放大，引起电流iC2。
当电流iCO2例如以图3中箭头所指的方向流动时，电流iB2通过噪声电流检测器5A的次级绕组5d流动到由图3中箭头所指的方向。电流iB2使晶体管Tr1导通，电流iC2从电容器C2经整流电路2的正端子、初级绕组5b、齐纳二极管ZD1和晶体管Tr1循到电容器C3。
由于大部分噪声电流iCO2象电流iC2一样流动，噪声电流iCO2如上所述通过电容器C2循环，而不流过AC电源1。因此流过AC电源1的电流iin(＝iCO2-iC2)变小，在整流电路2的输入一侧端子上的噪声电压也被降低。
当噪声电流iCO2的方向与图3中所示的方向相反时，流过噪声电流检测器5A的次级绕组5d的电流iB2的方向也与图3中所示的方向相反。电流iB2使晶体管Tr2导通，电流iC2从电容器C3经晶体管Tr2、齐纳二极管ZD2、初级绕组5c和整流电路2的负端子循到电容器C3。
在这种情况下，iCO2被在相反方向上流动的电流iC2抵消。流过AC电源1的电流iin(＝iC2-iCO2)变小。整流电路2的输入一侧端子上的噪声电压也降低。
根据第二实施例，对于晶体管Tr1和Tr2的工作电压(集电极与发射极之间的电压)与电容器Co的脉动电压一样高便足够了，对于一般电功率转换装置这在几伏至几十伏。当晶体管Tr1和Tr2的工作电压在几十伏时，通过设定齐纳二极管ZD1和ZD2的齐纳电压在(倒相器电路3的DC电压Vdc-几十伏)，有可能使噪声补偿电流iC2以与利用晶体管Tr1和Tr2的第一实施例的相同方式流动，其击穿电压是低的。
图4(a)示出作为噪声补偿电流源电路中恒定DC电压源的齐纳二极管的另一种连接的电路图。图4(b)示出作为噪声补偿电流源电路中恒定DC电压源的齐纳二极管的又一种连接的电路图。
根据以上的第一和第二实施例，齐纳二极管ZD1和ZD2被分别接至晶体管Tr1和Tr2。另一方面，噪声电流补偿电路可以仅包括按照图4(a)所示的连接于晶体管Tr2的齐纳二极管ZD2，或者仅包括按照图4(b)所示的连接于晶体管Tr1的齐纳二极管ZD1。
噪声电流补偿电路以与根据以上实施例的噪声电流补偿电路相同的方式仅包括一个齐纳二极管工作，因为根据第一实施例耦合电容器C1被接至晶体管Tr1和Tr2的互连点，而按照第二实施例滤波器电容器C2和C3被接至晶体管Tr1和Tr2的互连点，使得耦合电容器C1或滤波器电容器C2和C3将晶体管Tr1和Tr2的发射极电位保持在预定值上。
在以上的实施例中，可以采用双极晶体管作倒相器电路3的半导体开关器件Q1至Q6替代IGBT，可以采用FET(场效应晶体管)作为噪声补偿电流源电路5A和5B的电流控制器件替代双极晶体管Tr1和Tr2。
当足够降低流动到特定方向的噪声电流iC时，噪声补偿电流源电路5A和5B可以仅包括晶体管Tr1和齐纳二极管ZD1或者仅包括晶体管Tr2和齐纳二极管ZD2。
任何DC电压源而非齐纳二极管可以用作在噪声补偿电流源电路5A和5B中恒定DC电压源。
另一方面，通过三相整流桥式电路对来自三相AC电源的电压进行整流而获得的电压可以被用作倒相器的DC电源。
本发明可应用于驱动单相感应电机的单相倒相器电路。
本发明也可应用于驱动负载的三相感应电机，其中性点被接地。
由于根据本发明的噪声补偿电流源电路便于利用呈现低击穿电压的器件，根据本发明的噪声补偿电流源电路的工作速度高于传统噪声补偿电流源电路的工作速度，后者使用呈现高击穿电压(等于电功率转换装置的DC电压)的器件。
因此根据本发明的噪声补偿电流源电路便于有效地降低共模噪声电流和正常模式噪声电流。由于根据本发明的噪声补偿电流源电路并不增加高频范围的高频噪声，其中电功率转换装置以1MHz或更高频率工作，不必增加高频滤波器，有可能减少系统的构成部件和元件的数目以及尺寸。
由于具有低击穿电压的器件比具有高击穿电压的器件更便宜以及由于用作恒定DC电压源的齐纳二极管通常是便宜的，根据本发明的噪声补偿电流源电路便于提供一种廉价的噪声降低装置。
权利要求
1.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置，噪声降低装置降低了由半导体开关器件导通与截止引起的并流过电功率转换装置的噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，噪声电流检测装置检测噪声电流并输出表示该噪声电流的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置把降低所检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，该电路包括一电流控制器件和一恒定DC电压源，基于来自噪声电流检测装置的检测信号而控制电流控制器件的输出电流，电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
2.如权利要求1所述的噪声降低装置，其特征在于噪声电流检测装置被连接到DC中间电路，由此检测从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流到接地点的共模噪声电流，基于来自噪声电流检测装置的检测信号，噪声补偿电流源装置产生用于抵消通过DC中间电路流动的噪声电流的电流并将用于抵消的电流提供给DC中间电路。
3.如权利要求1所述的噪声降低装置，其特征在于噪声电流检测装置被连接到DC中间电路，由此检测经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动的正常模式噪声电流；基于来自噪声电流检测装置的检测信号，噪声补偿电流源装置产生用于抵消通过DC中间电路流动的噪声电流的电流并将用于抵消的电流提供给DC中间电路。
4.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出侧连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流动到接地点的共模噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的差，噪声电流检测装置输出指示该电流差的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一对电流控制器件和一个恒定DC电压源或者一对恒定DC电压源；将各电流控制器件的第一输出端子接地，电流控制器件基于来自变压器的检测信号而控制其输出电流；将恒定DC电压源连接在任一电流控制器件的第二输出端子与DC平滑电容器的任一输出端子之间，或者将恒定DC电压源连接在电流控制器件的各自第二输出端子与DC平滑电容器的各自端子之间；以及电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
5.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动的正常模式噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的和，噪声电流检测装置输出指示该电流和的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一对电流控制器件和一个恒定DC电压源或者一对恒定DC电压源；将各电流控制器件的第一输出端子接至变换器的输入端，电流控制器件基于来自变压器的检测信号而控制其输出电流；将恒定DC电压源连接在任一电流控制器件的第二输出端子与DC平滑电容器的任一端子之间，或者将恒定DC电压源连接在电流控制器件的各自第二输出端子与DC平滑电容器的各自端子之间；以及电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
6.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流动到接地点的共模噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的差，噪声电流检测装置输出指示该电流差的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，该电路包括第一电流控制器件和第二电流控制器件、以及连接在该串联电路的一端与DC平滑电容器之间的恒定DC电压源；第一电流控制器件和第二电流控制器件基于来自变压器的检测信号而彼此相反地打开和关闭；将第一电流控制器件和第二电流控制器件的互连点接地；以及第一电流控制器件和第二电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
7.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动的正常模式噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的和，噪声电流检测装置输出指示该电流和的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，包括第一电流控制器件和第二电流控制器件、以及连接在该串联电路的一端与DC平滑电容器之间的恒定DC电压源；第一电流控制器件和第二电流控制器件基于来自变压器的检测信号而彼此相反地打开和关闭；将第一电流控制器件和第二电流控制器件的互连点接至变换器的输入端；以及第一电流控制器件和第二电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
8.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流动到接地点的共模噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的差，噪声电流检测装置输出指示该电流差的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，包括第一电流控制器件和第二电流控制器件、第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源，所述第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源连接在该串联电路的一端与DC平滑电容器的各自端子之间；第一电流控制器件和第二电流控制器件基于来自变压器的检测信号而彼此相反地打开和关闭；将第一电流控制器件和第二电流控制器件的互连点接地；以及第一电流控制器件和第二电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
9.一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动的正常模式噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，它包括一变压器，该变压器检测流过DC中间电路的一条电源线的噪声电流与流过另一条电源线的噪声电流之间的和，噪声电流检测装置输出指示该电流和的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置将用于降低检测到的噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，包括第一电流控制器件和第二电流控制器件、第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源，所述第一恒定DC电压源和第二恒定DC电压源连接在该串联电路的一端与DC平滑电容器的各自端子之间；第一电流控制器件和第二电流控制器件基于来自变压器的检测信号而彼此相反地打开和关闭；将第一电流控制器件和第二电流控制器件的互连点接至变换器的输入端；以及第一电流控制器件和第二电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。
10.如权利要求4所述的任一噪声降低装置，其特征在于电流控制器件的第一输出端子经耦合电容器接地。
11.如权利要求6所述的任一噪声降低装置，其特征在于第一和第二电流控制器件的彼此直接连接的输出端子经耦合电容器接地。
12.如权利要求8所述的任一噪声降低装置，其特征在于第一和第二电流控制器件的不与任何恒定DC电压源连接的输出端子经耦合电容器接地。
13.如权利要求5所述的任一噪声降低装置，其特征在于电流控制器件的第一输出端子被连接到滤波器电容器的互连点，滤波器电容器连接在变换器的输入端子之间。
14.如权利要求7所述的任一噪声降低装置，其特征在于第一和第二电流控制器件的彼此直接连接的输出端子被连接到滤波器电容器的互连点，滤波器电容器连接在变换器的输入端子之间。
15.如权利要求9所述的任一噪声降低装置，其特征在于第一和第二电流控制器件的不与任何恒定DC电压源连接的输出端子被连接到滤波器电容器的互连点，滤波器电容器连接在变换器的输入端子之间。
16.如权利要求1所述的任一噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
17.如权利要求4所述的任一噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
18.如权利要求5所述的任一噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
19.如权利要求6所述的任一噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
20.如权利要求7所述的任一噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
21.如权利要求8所述的噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
22.如权利要求9所述的任一噪声降低装置，其特征在于恒定DC电源包括齐纳二极管。
全文摘要
提供一种噪声降低装置,它便于利用具有低击穿电压的电流控制器件,改善了噪声补偿能力和工作速度,使高频滤波器最小化以及降低电功率转换装置的制造成本。本发明的噪声降低装置包括连接于噪声电流检测器5的次级绕组5d的噪声补偿电流源电路6A;噪声补偿电流源电路6A包括晶体管Tr
文档编号H02M7/5387GK1360392SQ01143768
公开日2002年7月24日 申请日期2001年12月19日 优先权日2000年12月19日
发明者五十嵐征辉, 谷川太一 申请人:富士电机株式会社