专利名称：可滤除共模和差模电压变化率的变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电力拖动和电力传动等系统中的含无源滤波器的脉宽调制(PWM)型变频器。
背景技术：
变频调速是一项效益高、性能好、应用广泛的交流传动控制技术。作为实现变频调速的控制装置——变频器已经被广泛应用于工业、农业及国防等各个领域，在未来世界中将会扮演越来越重要的角色。然而，变频器在节能、改善人类生活环境、降低生产成本、提高产品质量以及提高工业自动化程度等方面做出巨大贡献的同时也产生了一些显著的负面效应。现代电力电子器件的飞速发展，使功率开关器件，如绝缘栅双极晶体管IGBT的开关频率可达几十kHz，其快速导通和关断特性使变频器的输出产生很高的dv/dt(电压变化率)。dv/dt过高将对变频器驱动系统产生一系列危害，可以总结如下(1)在功率开关器件的高速通断期间，高频的dv/dt会在电机铁芯叠片中激励涡流引起热损耗，还会使电机的铜线绕组通过集肤效应消耗更多的能量，加剧电机的热损耗，导致电机功率损耗增大，效率降低，从而影响电机性能。当变频器产生的高频电磁振荡的频率与电机的零部件的固有振荡频率相近时，会诱使其发生机械共振和噪声。(2)由于高频时电源线路存在分布电容以及电机内部存在寄生电容，将产生充放电电流I1g(I1g称为漏电流，该电流正比于dv/dt)，流入地线，漏电流过大将引起电机保护电路的误动作。(3)高载波频率的电压型PWM变频器驱动电机时，当高频的dv/dt作用在电机内部寄生电容上时，不仅会产生充放电电流，而且还会由于电容的累积作用使得转子轴电压升高。这两者都会引起润滑油膜击穿，产生电火花加工作用，从而导致电机轴承过早损坏，增加电机的维修费用，影响系统的正常运行；(4)频率从100kHz到几兆范围变化的漏电流经地线流回到系统的三相电源中，产生高频电磁干扰(EMI)，高次谐波电流在线路阻抗上形成谐波压降，产生有功和无功损耗，影响供电电网电能质量，导致供电效率下降；还会使继电保护装置因受干扰而误动作，影响电网上的其它电子设备的正常运行，甚至会造成设备的损坏；(5)当电机和变频器之间不可避免地采用长线传输电缆时，如在石油开采、造纸，采矿业等领域，由于长线电缆而存在的分布电感和分布电容，将产生反射波现象，使电机端dv/dt加倍。共模电压的dv/dt加倍可以使上述危害进一步加重。
实用新型内容本实用新型提供一种可滤除共模和差模电压变化率的变频器，能同时消除差模电压的dv/dt和共模电压的dv/dt，从而消除dv/dt对电机和电网电能质量的危害。它包括整流器1、逆变器2和平波电容C4，平波电容C4的一端连整流器1的正极输出端和逆变器2的正极输入端，平波电容C4的另一端连整流器1的负极输出端和逆变器2的负极输入端，它还包括第一电感LI、第二电感LII、第三电感LIII、第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI、第七电感LVII、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和电阻R，第一电感LI的一端、第二电感LII的一端和第三电感LIII的一端分别连接在逆变器2的三相输出端上，第一电感LI的另一端连第四电感LIV的一端和第一电容C1的一端，第二电感LII的另一端连第五电感LV的一端和第二电容C2的一端，第三电感LIII连第六电感LVI的一端和第三电容C3的一端，第一电容C1的另一端连第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端和电阻R的一端，电阻R的另一端连第七电感LVII的一端，第七电感LVII的另一端连逆变器的负极输入端或正极输入端，第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI和第七电感LVII相同并同相绕制在同一个环形铁芯T上，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电容值相等，第一电感L I、第二电感LII和第三电感LIII相同。本实用新型工作时LIV、LV和LVI的另一端分别接在电机的三相电源输入端上，LI、LII、LIII、C1、C2和C3构成差模滤波器用于滤除差模电压的dv/dt，C1、C2、C3、R、LI、LII、LIII、LIV、LV、LVI和LVII构成共模滤波器用于滤除共模电压的dv/dt，本实用新型变频器中的滤波器能够滤除dv/dt，避免了dv/dt对电机和电网电能质量的危害，而且由于第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI和第七电感LVII的匝数相同并同相绕制在同一个环形铁芯T上，对共模电压dv/dt的抑制作用基本不受变频器频率改变的影响。本实用新型设计合理、工作可靠，具有较大的推广价值。
图1是本实用新型的电路结构示意图，图2是第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI、第七电感LVII和环形铁芯T绕线连接示意图，图3为没有滤波器的电机端共模电压示意图，图4为应用了本实用新型的滤波器后的电机端共模电压示意图，图5为没有滤波器的电机端差模电压示意图，图6为应用了本实用新型的滤波器后的电机端差模电压示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1至图6具体说明本实施方式。本实施方式由整流器1、逆变器2和平波电容C4，平波电容C4的一端连整流器1的正极输出端和逆变器2的正极输入端，平波电容C4的另一端连整流器1的负极输出端和逆变器2的负极输入端，它还包括第一电感LI、第二电感LII、第三电感LIII、第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI、第七电感LVII、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和电阻R，第一电感L I的一端、第二电感LII的一端和第三电感LIII的一端分别连接在逆变器2的三相输出端上，第一电感LI的另一端连第四电感LIV的一端和第一电容C1的一端，第二电感LII的另一端连第五电感LV的一端和第二电容C2的一端，第三电感LIII连第六电感LVI的一端和第三电容C3的一端，第一电容C1的另一端连第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端和电阻R的一端，电阻R的另一端连第七电感LVII的一端，第七电感LVII的另一端连逆变器的负极输入端或正极输入端，第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI和第七电感LVII相同并同相绕制在同一个环形铁芯T上，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电容值相等，第一电感LI、第二电感LII和第三电感LIII相同。三相电压型PWM变频器的输出电压中包含正、负序分量(即差模电压)和零序分量(即共模电压)，即通常所说的线电压和相电压。
权利要求1.可滤除共模和差模电压变化率的变频器，它包括整流器(1)、逆变器(2)和平波电容(C4，)平波电容(C4)的一端连整流器(1)的正极输出端和逆变器(2)的正极输入端，平波电容(C4)的另一端连整流器(1)的负极输出端和逆变器(2)的负极输入端，其特征在于它还包括第一电感(LI)、第二电感(LII)、第三电感(LIII)、第四电感(LIV)、第五电感(LV)、第六电感(LVI)、第七电感(LVII)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和电阻(R)，第一电感(LI)的一端、第二电感(LII)的一端和第三电感(LIII)的一端分别连接在逆变器(2)的三相输出端上，第一电感(LI)的另一端连第四电感(LIV)的一端和第一电容(C1)的一端，第二电感(LII)的另一端连第五电感(LV)的一端和第二电容(C2)的一端，第三电感(LIII)连第六电感(LVI)的一端和第三电容(C3)的一端，第一电容(C1)的另一端连第二电容(C2)的另一端、第三电容(C3)的另一端和电阻(R)的一端，电阻(R)的另一端连第七电感(LVII)的一端，第七电感(LVII)的另一端连逆变器的负极输入端或正极输入端，第四电感(LIV)、第五电感(LV)、第六电感(LVI)和第七电感(LVII)相同并同相绕制在同一个环形铁芯(T)上，第一电容(C1)、第二电容(C2)和第三电容(C3)的电容值相等，第一电感(LI)、第二电感(LII)和第三电感(LIII)相同。
专利摘要本实用新型涉及一种脉宽调制型变频器。可滤除共模和差模电压变化率的变频器包括整流器1、逆变器2、平波电容C4、第一电感L I、第二电感LII、第三电感LIII、第四电感LIV、第五电感LV、第六电感LVI、第七电感LVII、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和电阻R，LI的一端、LII的一端和LIII的一端分别连接在2上，LI的另一端连LIV和C1的一端，LII的另一端连LV和C2的一端，LIII连LVI和C3的一端，C1的另一端连C2、C3的另一端和R的一端，R的另一端连LVII的一端，LVII的另一端连2的负极或正极输入端，LIV、LV、LVI和LVII相同并同相绕制在同一个环形铁芯T上。它通过消除dv/dt，从而消除dv/dt对电机和电网电能质量的危害。
文档编号H02M7/48GK2807593SQ200520020750
公开日2006年8月16日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者姜艳姝, 徐殿国, 刘宇, 赵洪, 高俊山 申请人:哈尔滨理工大学