基于差共模一体电抗器的变频装置的制作方法

本实用新型涉及变频器技术领域，特别涉及一种基于差共模一体电抗器的变频装置。

背景技术：

变频器因其卓越的调速性能、完备的保护功能及超凡的节能效果，得到了广泛的应用。但是，由于整流和逆变单元中的存在大量的开关电源，变频器在应用中存在着非常严重的干扰问题，对电能质量的影响更是与日俱增。

目前，对于变频器中存在的干扰问题，主要是通过增加外置的滤波装置进行降噪处理。具体可以是外置输入电抗器降低谐波，提高电能质量。同时通过增加滤波器的方式，减少变频器对外的传导和辐射干扰。但是，输入电抗器和输入滤波器成本高，损耗较高，体积较大，并且对安装空间要求较高。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决当前变频器存在干扰问题，以及变频器外置输入电抗器和滤波器成本高，损耗较高，体积较大，并且对安装空间要求较高的技术问题。本实用新型采用以下技术方案以解决上述技术问题：

本申请提供了一种基于差共模一体电抗器的变频装置，该变频装置包括：整流模块、逆变模块、干扰抑制模块，上述整流模块的交流端与电网连接，上述整流模块的直流端通过直流母线连接到上述干扰抑制模块的一端，上述干扰抑制模块的另一端通过直流母线与上述逆变模块的直流端连接，上述逆变模块的交流端与驱动设备连接；其中，

上述整流模块用于对来自电网的交流电进行整流，得到直流电；上述干扰抑制模块用于对上述整流模块直流输出端的噪声，其中，上述干扰抑制模块为集成差模电抗器和共模电抗器的差共模一体电抗器；上述逆变模块用于将上述整流模块整流的得到的直流电转化为设定频率的交流电。

进一步地，上述差共模一体电抗器包括磁体和绕组，上述磁体包括e型磁柱和与上述磁柱垂直设置的上磁柱，上述绕组包括第一线圈和第二线圈，上述第一线圈和第二线圈分别绕设于上述e型磁柱两边的磁柱上。

进一步地，上述上磁柱与上述e型磁柱两边的磁柱之间有气隙。

进一步地，上述第一线圈和上述第二线圈的通过直流母线与上述整流模块的直流输出端连接。

进一步地，上述第一线圈和上述第二线圈的线圈绕组匝数相同。

进一步地，上述绕组还包括至少一个中柱线圈，上述中柱线圈绕设于上述e型磁柱的中间磁柱上。

本申请提供的基于差共模一体电抗器的变频装置，作为抑制干扰模块的差共模一体电抗器连接在变频装置的整流模块与逆变模块之间的直流母线上，从变频装置的内部直流部分直接抑制噪声干扰，降低了滤波器的体积，提高了变频器功率密度；相较于分立设置的差模电抗器和共模电感滤波效果好，能够更好的抑制传导和辐射干扰。

附图说明

图1是现有的变频装置中干扰抑制模块的常用配置方式电示意图；

图2是本申请的基于差共模一体电抗器的变频装置的实施例的示例性系统结构图；

图3是本申请实施例中差共模一体电抗器的结构示意图；

图4是本申请实施例中通过干扰抑制模块的差模感量示意图；

图5是本申请实施例中通过干扰抑制模块的共模感量示意图；

图6是本申请中实施例中差共模一体电抗器的又一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1，图1示出了目前变频装置中干扰抑制模块的常用配置方式。如图1所示，变频装置的共模电感设置于整流模块与电网之间，用于对由于高频pwm调制导致电网开关频率附近的各类高频干扰，进行高频抑制，减少变频装置产生的传导和辐射干扰；变频装置的差模电抗器设置于整流模块和逆变模块之间的直流母线上，用于对电网、上游设备如断路器、变压器、熔断器、漏电保护器等需要增加较大电流、功率余量产生的低频谐波进行抑制。上述变频装置中干扰抑制模块常用设置有明显的缺点：

器件较多，包括电容和直流电抗器、共模电感等。

体积庞大，安装面积较大，尤其是磁性器件，如直流电抗器和共模电感。如果滤波器内置，变频器功率密度大幅下降；如果滤波器外置，将占用控制柜大量安装面积，导致控制柜成本上升。

波效果比较差，由于器件采用分离布置，电感和电容的寄生参数较大，对传导和辐射干扰的抑制效果比较弱。

继续参考图2，图2示出了可以应用本申请的基于差共模一体电抗器的变频装置的实施例的示例性系统结构图。

如图2所示，基于差共模一体电抗器的变频装置包括：整流模块1、逆变模块2、干扰抑制模块3。上述整流模块1的输入端与电网连接，上述整流模块1的直流端通过直流母线连接到上述干扰抑制模块3的一端，上述干扰抑制模块3的另一端通过直流母线与上述逆变模块2的直流端连接，上述逆变模块2的交流端与驱动设备连接。

本实施例中，用于控制变频装置的控制器根据传感设备采集的信号或预设程序生成指令，控制上述直流模块1和逆变模块2的运行，使得变频装置的输出端输出频率可变的交流电源。

本实施例中，上述整流模块1用于对来自电网的交流电进行整流，得到直流电；上述逆变模块2用于将上述整流模块1整流得到的直流电转化为设定频率的交流电。可以理解，上述整流模块1和逆变模块2，用于对电网提供的电源进行频率转换，将转换频率后交流电提供给驱动设备。上述干扰抑制模块3用于抑制通过上述直流母线的干扰噪声，起到滤波作用。上述干扰抑制模块3为集成差模电抗器和共模电抗器的差共模一体电抗器。

继续参考图3，图3示出了本实施例中作为干扰抑制模块3的差共模一体电抗器的结构示意图。如图3所示，上述差共模一体电抗器包括磁体和绕组。上述磁体包括e型磁柱311和与上述e型磁柱垂直设置的上磁柱312；上述绕组包括第一线圈321和第二线圈322，上述第一线圈321和第二线圈322分别绕设于上述e型磁柱311两边的磁柱上。在本实施例中，通过直流母线将上述干扰抑制模块3与上述整流模块的直流输出端、上述逆变模块的直流输入端连接。从而，实现上述干扰抑制模块对通过直流母线的干扰噪声的抑制。

如图3所示，上述上磁柱与e型磁柱两边的磁柱之间有气隙。上述气隙可以增加差模电抗器感量，防止磁通量饱和，增强对谐波的抑制效果。

上述第一线圈321和上述第二线圈322的通过直流母线与上述整流模块的直流端和上述逆变模块的直流端连接。这里，上述第一线圈321的a1端连接到上述整流模块的直流端，a2端连接到上述逆变模块的直流端；上述第二线圈322的b1端连接到上述整流模块的直流端，b2端连接到上述逆变模块的直流端。上述第一线圈321和上述第二线圈322的线圈绕组匝数相同。图4示出了本实施例中通过干扰抑制模块的差模感量示意图。如图4所示，上述第一线圈321和上述第二线圈322的线圈绕组匝数分别为na、nb，na＝nb＝n；磁感应强度为气隙磁阻为r；id为流过上述第一线圈和第二线圈的电流，即直流母线上的电流；图中虚线箭头示出了线圈中通电后产生的差模磁感应磁力线的方向。通过干扰抑制模块的差模感量为：

ld＝na²/r+nb²/r＝2n²/r

图5示出了本实施例中通过干扰抑制模块的共模感量示意图。图中虚线箭头示出了线圈中通电后产生的共模磁感应磁力线的方向。通过干扰抑制模块的共模感量为：

磁感应强度计算得：

φa＝(na*ic/2)/r；

φb＝(nb*ic/2)/r；

共模感量计算得：

lc＝lc_na+lc_nb＝na*φa/(ic/2)+nb*φb/(ic/2)＝2n²/r

因此，在不另外增加电抗器的情况下，差共模一体电抗器可以提供共模电感，进而共模电感无源器件。

进一步地，参考图6，图6示出了本申请实施例中差共模一体电抗器的又一实施方式的结构示意。如图6所示，在本实施例的另外一种实现方式中，上述绕组还包括至少一个中柱线圈，上述中柱线圈绕设于上述e型磁柱的中间磁柱上。上述绕组中还包括中柱线圈nc和中柱线圈nd为，中柱线圈nc的端子c1、c2以及中柱线圈nd的端子d1、d2分别连接到上述整流模块的直流端和逆变模块的直流端。

可以理解，如果需要更大的共模感量，可以在e型磁柱的中间磁柱上增加中柱线圈以提高干扰抑制模块的共模感量。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

相比于传统的变频装置，本申请的基于差共模一体电抗器的变频装置的干扰抑制模块中，通过在增加磁芯中增加中柱的方式提供共模电感，减少了共模电抗器等无源器件，减小了变频器的体积。

避免因内置共模电抗器使得变频器功率密度降低的问题。

解决了因差模电抗器和共模电抗器的分立设置，电感和电容的寄生参数较大，对传导和辐射干扰的抑制效果比较弱差的问题，提高了共模一体电抗器滤波效果。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。