能量转换系统的电磁屏蔽结构和相关方法
【专利摘要】本发明至少揭示一种系统，该系统包括变流器和至少将变流器收容于其内的柜体。变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出。柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个侧边的内侧还可拆卸地连接至少一个铜或者铝电磁屏蔽件。该铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号。该铜或者铝电磁屏蔽件被配置成吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
【专利说明】能量转换系统的电磁屏蔽结构和相关方法
【技术领域】
[0001]本发明公开的实施方式涉及系统和方法，特别涉及一种改进的供能量转换系统使用的电磁屏蔽结构和相关方法。
【背景技术】
[0002]通常被用来执行能量变换操作的变流器(Converter)，尤其是多电平变流器，例如，三电平变流器等，由于其较好的输出波形品质以及较高的耐压能力，在很多工业领域取得逐渐广泛的应用。例如，多电平变流器已经被应用在机车或者泵等装置中，其被用来执行直流能量到交流能量的转换操作，以给负载，例如，给交流电机提供单相或者多相的交流输出电压。另外，多电平变流器还被应用在能源发电装置中，例如，应用在风力发电装置和太阳能发电装置中，其被用来执行直流能量到交流能量的转换操作，以提供单相或者多相的交流电压，以供电网传输和配送。
[0003]一般而言，多电平变流器包括多个开关元件/器件，例如，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBT)和集成门极换流晶闸管(Integrated GateCommutated Thyristors, IGCT)等,这些开关元件/器件可以在特定样式或序列的脉冲信号的作用下进行开启和闭合的动作，以执行能量变换的操作，并提供单相或者多相输出信号，例如交流电流输出。在实际的运作过程中，通常期望该单相或者多相交流电流输出信号具有较好的波形品质，例如完美的正弦波形。然而，由于变流器中开关器件总是要执行一定的开关动作，其输出信号不可避免地会产生一个或者多个谐波信号，该一个或者多个谐波信号叠加在基波信号之上。当该基波信号和谐波信号通过一条或者多条传导线路时，例如通过导电条(Bus-bar)传输给负载时,该传导线路会向外发射/福射电磁信号或者电磁波，该电磁信号或者电磁波在空间传播并散播到周围环境可能会对一个或者多个其他电子元件构成电磁干扰。为了满足一些工业安全标准或者规范，以使得特定装置向外辐射的电磁波量在允许的辐射量之下，一种通常的做法是构建一种例如由铁材料制成的箱体或者柜体，该箱体或者柜体可以对其内部产生的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制，使得对外辐射的电磁波量在可以接收的标准量级之下。一般而言，铁材料制成的箱体或者柜体在接收到内部产生的电磁福射时，会感应出涡电流(Eddy Current)，该涡电流会在箱体或者柜体内流动时产生热能，从而至少将部分电磁福射能转换成热能，以实现电磁屏蔽或者抑制。另夕卜，由于存在趋肤效应(Skin Effect),当电磁福射的频率增加时,感应润电流倾向于集中在箱体或者柜体的内表面，由此会造成感应涡电流在箱体或者柜体处产生更多的热损耗，从而使箱体或者柜体的温度显著升高。当现有的散热系统的不具有足够的散热性能时，被指派去对箱体或者柜体内的一个或者多个元件执行特定操作的人员，可能被热的箱体或者柜体烫伤。此外，在一些场合下，变流器可能被要求提供高输出电流，该高输出电流会产生强度更大的电磁辐射，从而使得涡电流和因此而在箱体或者柜体产生的热损耗变得更大。
[0004]因此，迫切有必要提供一种改进的供能量转换系统使用的电磁屏蔽结构和相关方法来解决上述现有能量转换系统使用的电磁屏蔽结构和相关方法存在的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于上文提及之技术问题，本发明提出如下各种基于总的发明构思的具有一个或者多个具有特定技术特征/技术手段的技术方案。本发明的一个技术方案在于提供一种系统。该系统被配置成驱动交流电机运作。该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体。该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少第一相交流电流输出、第二相交流电流输出以及第三相交流电流输出，该第一相交流电流输出通过第一传导线路传送给该交流电机的第一线圈绕组，该第二相交流电流输出通过第二传导线路传送给该交流电机的第二线圈绕组，该第三相交流电流输出通过第三传导线路传送给该交流电机的第三线圈绕组。该柜体设置有第一电磁屏蔽元件和第二电磁屏蔽元件，该第一电磁屏蔽元件被设置在该柜体的至少一侧边，该第一电磁屏蔽元件被配置成吸收至少从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号。该第二电磁屏蔽元件被配置成吸收至少从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
[0006]在一些实施方式中，在该提供的系统中，该第一电磁屏蔽元件包括铁材料。
[0007]在一些实施方式中，在该提供的系统中，该第一电磁屏蔽元件与该柜体的一个侧边一体形成。
[0008]在一些实施方式中，在该提供的系统中，该第二电磁屏蔽元件包括选自于由铜材料和铝材料构成的群组中的一种。
[0009]在一些实施方式中，在该提供的系统中，该第一电磁屏蔽元件和该第二电磁屏蔽元件之间设置有预设的间隔距离，该预设的间隔之间填充有空气，该第一电磁屏蔽元件和该第二电磁屏蔽元件通过至少一个固定元件固设在一起。
[0010]在一些实施方式中，在该提供的系统中，该变流器选自于由下述器件构成的群组中的任意一种:直流-交流变流器、交流-直流变流器、直流-直流变流器、交流-交流变流器。
[0011]本发明的另一个技术方案在于提供另外一种系统，该系统被配置成驱动交流电机运作。该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体。该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少第一相交流电流输出、第二相交流电流输出以及第三相交流电流输出，该第一相交流电流输出通过第一传导线路传送给该交流电机的第一线圈绕组，该第二相交流电流输出通过第二传导线路传送给该交流电机的第二线圈绕组，该第三相交流电流输出通过第三传导线路传送给该交流电机的第三线圈绕组。该柜体设置有第一电磁屏蔽兀件和第二电磁屏蔽兀件，该第一电磁屏蔽兀件被设置在该柜体的至少一侧边，该第一电磁屏蔽元件被配置成至少吸收从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，且该第一频率范围内的电磁辐射信号与该交流电机的第一转速相对应；该第二电磁屏蔽兀件被配置成至少吸收从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号，且该第二频率范围内的电磁辐射信号与该交流电机的第二转速相对应，且该第二转速大于该第一转速。
[0012]本发明的另一个技术方案在于提供另外一种系统。该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体。该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出。该柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个侧边的内侧还可拆卸地连接至少一个铜电磁屏蔽件，该铜电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距。该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号。该铜电磁屏蔽件被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
[0013]本发明的另一个技术方案在于提供另外一种系统。该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体。该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出。该柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个侧边的内侧还可拆卸地连接至少一个铝电磁屏蔽件，该铝电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距。该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号。该铝电磁屏蔽件被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
[0014]本发明的另一个技术方案在于提供另外一种系统。该系统包括变流器，控制器和至少将该变流器和该控制器收容于其内的柜体。该变流器被配置成根据该控制器提供的控制信号执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出。该柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个侧边的内侧连接至少一个铜电磁屏蔽件，该铜电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距。该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号。该铜电磁屏蔽件被配置成吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。该系统还包括一个收容于该柜体内的罩体，该罩体被配置成至少将该控制器罩设于其内，该罩体设置有铁屏蔽材料和铜屏蔽材料，以用于避免该至少一相交流电流输出所产生的电磁福射信号对该控制器进行电磁干扰。
[0015]本发明的另一个技术方案在于提供一种系统。该系统包括变流器，控制器和至少将该变流器和该控制器收容于其内部的柜体。该变流器被配置成根据该控制器提供的控制信号执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出。该柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个铁材料侧边的内侧连接至少一个铝电磁屏蔽件，该铝电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距。该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，该铝电磁屏蔽件被配置成吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。该系统还包括一个收容于该柜体内的罩体，该罩体被配置成至少将该控制器罩设于其内，该罩体设置有铁屏蔽材料和铝屏蔽材料，以用于避免该至少一相交流电流输出所产生的电磁福射信号对该控制器进行电磁干扰。
[0016]本发明的另一个技术方案在于提供一种电磁屏蔽方法,其用于屏蔽收容在柜体内的变流器相关联的至少一个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号。该方法至少包括如下步骤:提供与该柜体至少一个铁材料侧边一体形成的第一电磁屏蔽元件，该第一电磁屏蔽元件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号；以及提供与该柜体至少一个侧边相邻设置的第二电磁屏蔽元件，该第二电磁屏蔽元件被设置在相对该至少一个电磁辐射源较远的位置，该第二电磁屏蔽元件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号，且该第二频率范围大于该第一频率范围。
[0017]本发明的另一个技术方案在于提供另一种电磁屏蔽方法，用于屏蔽收容在柜体内的变流器相关联的至少一个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号。该方法至少包括如下步骤:提供与该柜体至少一个侧边一体形成的铁材料电磁屏蔽件，该铁材料电磁屏蔽件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号；以及提供与该柜体至少一个侧边相邻设置的包含铜材料或者铝材料的电磁屏蔽件，该铜材料或者铝材料电磁屏蔽件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号，且该第二频率范围大于该第一频率范围。
[0018]本发明的另一个技术方案在于提供一种控制在其内至少收容有一个变流器的柜体的至少一个侧边的温度的方法。该方法至少包括如下步骤:在该柜体的至少一个侧边的内侧以可拆卸地方式固设至少一个与该柜体的至少一个侧边保持预设间隔的包含铜材料或者铝材料的电磁屏蔽件，该铜材料或者铝材料电磁屏蔽件吸收与该变流器相关的电磁辐射源产生的部分电磁辐射能，该铜材料或者铝材料电磁屏蔽件产生较少的热损耗。
[0019]本发明上述各种技术方案提供的系统和方法，至少通过双层电磁屏蔽结构对柜体内一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号进行屏蔽，使得柜体对外产生的电磁辐射量可以满足规定的要求，也即取得了可以有效抑制电磁辐射的有益技术效果；此外，通过不同材质的电磁屏蔽材料，例如，通过具有高电导率、低磁导率的电磁屏蔽材料对频率较高的电磁辐射信号进行屏蔽，而用一般的铁材料对频率较低的电磁辐射信号进行屏蔽，不仅可以使得在较宽频谱范围内的电磁辐射信号均可以得到有效的屏蔽，还可以使得柜体因电磁辐射而引起的热损耗得到显著的降低，并可以避免柜体温度过高而对特定人员造成热损伤，解决了现有技术尚无法克服的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过结合附图对本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0021]图1所示为系统的一种实施方式的模块示意图；
[0022]图2所示为电磁屏蔽结构的一种实施方式的立体示意图；
[0023]图3所示为电磁屏蔽结构的另一种实施方式的俯示图；
[0024]图4所示为采用图3所示的电磁屏蔽结构的柜体对低频电磁辐射信号进行屏蔽而在其内部和外部的磁场强度(H)实验曲线图；
[0025]图5所示为采用图3所示的电磁屏蔽结构的柜体对第一高频电磁辐射信号进行屏蔽而在其内部和外部的磁场强度(H)实验曲线图；
[0026]图6所示为采用图3所示的电磁屏蔽结构的柜体对第二高频电磁辐射信号进行屏蔽而在其内部和外部的磁场强度(H)实验曲线图；[0027]图7所示为采用不同材料的电磁屏蔽结构对多种频率的电磁辐射信号进行电磁屏蔽而在柜体的一个侧边所产生的热损耗的实验曲线图；以及
[0028]图8所示为方法的一种实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0029]首先，在此揭露的实施方式涉及用于功率变流器，或者简称为变流器的改进电磁屏蔽结构，以用于对电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制。基本而言，本发明所提供的改进电磁屏蔽结构可以应用在许多涉及变流器的【技术领域】内，以对由变流器运作而引起的一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制。举例而言，该改进的电磁屏蔽结构可以与用于驱动恒速或者变速交流电机运作的变流器应用在一起，以对相关的电磁辐射源所产生的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制；该改进的电磁屏蔽结构还可以与用于向电网提供交流电能或者直流电能输出的变流器应用在一起，以对相关的电磁辐射源所产生的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制。具体言之，本发明提供的改进的电磁屏蔽结构可以与传统的将变流器等器件收容在其内部的柜体结合或者集成在一起，从而使得使得该柜体至少实现两种功能:其一，收容变流器等器件；其二，屏蔽或者抑制柜体内的一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号。在下文所作的详细描述中，在此提及的“屏蔽”或者“抑制”常常交换使用，以表达类似或者相同的含义，其表示使用合适的电磁屏蔽材料以至少部分吸收一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射或者电磁波的能量、或者表示使用合适的电磁屏蔽材料以至少部分反射一个或者多个电磁福射源所产生的电磁福射或者电磁波的能量、或者表示使用合适的电磁屏蔽材料以至少部分抵消一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射或者电磁波的能量，甚或通过任何其他机制来降低一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射或者电磁波的强度或者幅值。
[0030]其次，在一些实施方式中，本发明特别提出使用一种以双层，叠层或者复合层方式设置的电磁屏蔽结构，该电磁屏蔽结构可以对电磁辐射源所产生的频率值在较宽频谱范围的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制。在此提及的“双层”、“叠层”以及“复合层”电磁屏蔽结构不应当被解释成该电磁屏蔽结构仅包含两种不同材质的电磁屏蔽材料，相反地，该电磁屏蔽结构应当被解释成包括至少两层不同材质的电磁屏蔽材料，或者具有多层不同材质的电磁屏蔽材料，以对电磁辐射信号进行良好地屏蔽。以下为简化描述，将该双层，叠层或者复合层方式设置的电磁屏蔽结构简称为双层电磁屏蔽结构。在一些特定的实施方式中，该双层电磁屏蔽结构可以包括第一电磁屏蔽兀件或者第一电磁屏蔽材料，该第一电磁屏蔽元件/材料可以使用第一种金属屏蔽材料，例如铁材料，以对与变流器相关的一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射中的第一频率范围内的信号或者较低频率范围内的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制；该双层电磁屏蔽结构还可以包括第二电磁屏蔽元件或者第二电磁屏蔽材料，该第二电磁屏蔽元件/材料可以使用第二种金属屏蔽材料，例如铜、铝以及由铜和铝复合形成的材料，以对与变流器相关的一个或者多个电磁辐射源所产生的电磁辐射中的第二频率范围内的信号或者叫高频率范围内的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制。[0031 ] 再次，在一些实施方式中，该第一电磁屏蔽元件/材料和该第二电磁屏蔽元件/材料可以通过一个或者多个固定元件以可拆卸的方式固设在一起。通过此种可拆卸方式的配置，可以使得本发明可以根据实际的需要提供更加灵活的屏蔽方案。例如，当柜体内的电磁辐射仅仅包括低频辐射分量时(例如，柜体内的变流器可能被要求提供低频率信号给交流电机，以使电机在低转速下运行)，在此情形下，可以将该第二电磁屏蔽元件/材料拆除。在另外的情形下，例如，当柜体内的电磁辐射既包括高频辐射分量和低频辐射分离时(例如，柜体内的变流器可能被要求提供高频信号给交流电机，以使电机在高转速下运行)，此时，可以将该第一电磁屏蔽元件/材料和该第二电磁屏蔽元件/材料与柜体组装在一起。在一些实施方式中，在组装该第一电磁屏蔽元件/材料和该第二电磁屏蔽元件/材料时，可以在该两个屏蔽元件之间留有预设的间距，因此，可以将第二电磁屏蔽元件/材料设置成相对电磁辐射源较近的位置，以首先对电磁辐射源所产生的电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制。
[0032]再次，在一些实施方式中，除了使用该双层电磁屏蔽结构对柜体内产生的电磁辐射进行屏蔽或者抑制，以避免过多的电磁辐射信号从柜体内部传输到柜体外部，此外，还可以使用该双层电磁屏蔽结构对电磁辐射信号进行屏蔽或者抑制，以避免过多的电磁辐射信号传输给柜体内的其他电子元件，以防止对其他电子元件造成电磁干扰。例如，该双层电磁屏蔽结构可以结合或者集成在保护壳体或者罩体上，该保护壳体或者罩体用于将电子元件，例如处理器以及控制器罩设与其内部，以此，可以防止电磁辐射信号进入保护壳体或者罩体内部，对处理器或者控制器构成电磁干扰，从而可以避免处理器和控制器因为电磁干扰而被损坏或者无法正常工作。
[0033]使用本发明提供的电磁屏蔽结构可以取得多个有益的技术效果或者技术优点，其中一个有益技术效果或者技术优点为在较宽频谱范围内的电磁辐射信号可以被较好地屏蔽或者抑制，从而使得系统可以通过相关的电磁辐射标准或者规定；另外一个有益技术效果或者技术优点为，用于屏蔽电磁辐射的柜体的至少一个侧边可以被维持在较低的温度，即便在变流器的输出包含高频电磁辐射分量以及高电流时，也可以避免特定人员因为柜体温度过高而造成热损伤。对于本领域具有一般知识的技术人员来讲，通过参考下文的详细说明以及相关的附图，应当容易认识或者理解到本发明的其他技术效果或者技术优点。
[0034]以下将描述本发明的一个或者多个【具体实施方式】。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的开发过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然在这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。
[0035]除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当解释成本发明所属【技术领域】内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而只是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。
[0036]图1所示为本发明一种系统10的一种实施方式的模块示意图。基本而言，图1所示的系统10可以包括任何以变流器为主要部件的系统，该系统10可以被配置成在许多【技术领域】内执行能量转换操作，例如，机车，泵，风力发电机，太阳能面板，风扇，压缩机，搅拌机，传送机等。作为一个非限制性的例子，该系统10可以为一个中压驱动系统，其被配置成驱动一个或者多个交流电机以恒速或者变速方式运作。
[0037]如图1所示，该系统10包括变流器126，该变流器126被收容或者收纳在箱体或者柜体100内部。概略而言，该变流器126被配置成将从上游能量源122处提供的第一能量124转换成第二能量128，该第二能量128可以提供给下游能量节点136。该第一能量124和第二能量128中的每一者既可以包括直流电能，也可以包括交流电能。在此提及的“直流”是指这样一种电参数，其具有基本恒定的数值或者电平，或者一种电参数，其在恒定数值或者电平信号基础上还叠加有微小的噪声信号或者波动信号。在此提及的“交流”是指一种电参数，其数值随时间作周期性的变化，并且其可以包含基波分量以及叠加在基波分量上的一个或者多个谐波分量。在一种实施方式中，该变流器126可以包括直流-交流变流器，例如多电平逆变器，其可以被配置成将直流形式的第一电能124转换成具有交流形式的第二电能128。在另外一种实施方式中，该变流器126也可以包括直流-直流变流器，例如单有源桥式变流器(single-active-bridge converter)或者双有源桥式变流器(dual-active-bridge converter),其可以被配置成将直流形式的第一电能124转换成仍然为直流形式的第二电能128。在另外一种实施方式中，该变流器126也可以包括交流-直流变流器，例如多电平整流器，其可以被配置成将交流形式的第一电能124转换成直流形式的第二电能128。在另外一种实施方式中，该变流器也可以包括交流-交流变流器，例如矩阵式变流器(matrix converter),其可以被配置成将交流形式的第一电能124转换成仍为交流形式的第二电能128。在一种实施方式中，该上游能量源122可以包括至少一部分电网，以向该变流器126提供交流电能或者直流电能。在其他实施方式中，该上游能量源122也可以包括能量产生装置，例如风力发电机或者太阳能面板，以向该变流器126提供交流电能或者直流电能。在一种实施方式中，该第二电能128可以直接提供给下游能量节点136，也可以通过变压器等器件作电压变换，再提供给下游能量节点136，该下游能量节点136可以为传输和分配电能的电网，也可以为负载装置，例如可以被该第二电能128驱动而运作的交流电机。
[0038]请继续参阅图1，该变流器126可以和控制器102进行通信连接，以接收该控制器102提供的一个或者多个控制信号104。该变流器126在该控制信号104的作用下，被控制成执行能量转换操作，以提供具有期望参数，例如电压、电流、频率、相位等的输出信号。该控制器40可以包括任何合适的可编程电路或者装置，包括数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)以及专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)等。该变流器 126 可以包括多个任意合适的基于半导体的开关器件，包括但不限于，绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistors, IGBT)以及集成门极换流晶闸管(Integrated Gate CommutatedThyristors, IGCT)等,该等开关器件可以通过多种拓扑架构连接在一起,该等拓扑架构包括但不限于，二极管箝位拓扑架构、飞跨电容拓扑架构以及H桥拓扑架构等，并且，该等开关器件可以在控制器102提供的具有特定样式或者序列的控制信号104，例如脉冲信号或者门极驱动信号的作用下，进行开启和闭合的开关动作，以执行相应的能量转换操作。
[0039]请继续参阅图1，在正常运作过程中，由于该变流器126中多个开关器件以一定的频率执行开关动作，使得该系统100存在一个或者多个与该变流器126相关的电磁辐射源，其可以对外产生具有特定频率或者频率范围的电磁辐射信号或者电磁波。如图1所示，在一种实施方式中，将变流器126和下游能量节点136电连接在一起的一个或者多个传导线路被用来传送第二电能128，该一个或者多个传导线路可以成为一个或者多个电磁辐射源。在一种实施方式中，为了传输大电流信号，可以使用一个或者多个导电条作为传导线路。当从变流器126输出的交流电流及其谐波分量在该一个或者多个导电条传导线路上传输时，该交流电流及其谐波分量即会通过该一个或者多个导电条传导线路向外辐射电磁波。在一些实施方式中，当该变流器126被要求提供大电流或者高频率的输出信号时，从该一个或者多个导电条传导线路产生的电磁辐射信号的强度即会变得比较大。例如，当负载例如交流电机被要求在高转速状态下运行时，从该变流器126输出的交流电流的频率可能具有数百赫兹、电流可能具有数千安培。作为一个非限制性的例子，该变流器126可能被要求提供频率为467Hz、电流幅值大约为1000安培的交流输出电流。在一种实施方式中，为了防止从一个或者多个电磁辐射源产生的电磁辐射信号被传输到柜体100的外部空间，以满足至少一些电磁辐射相关标准或者规范，该柜体100的至少一个侧边可以设置本发明提出的电磁屏蔽结构，以屏蔽或者抑制电磁辐射信号。
[0040]请继续参阅图1，在一些实施方式中，该柜体100至少包括前侧112、左侧114、后侧118、右侧116，该四个侧边112、114、118、116顺序连接构成一个收容体，以至少将该变流器126收容于其内部。如图1所示，该柜体100还可以将其他器件，例如控制器102以及变压器132等器件收容于其内部。在一种实施方式中，可以在该四个侧边112、114、116、118都设置相应的电磁屏蔽结构，以屏蔽柜体100内产生的电磁福射信号。在其他实施方式中，也可以使用单一的屏蔽结构，并将该单一的屏蔽结构与柜体100的四个侧边112、114、116、118结合在一起，以屏蔽电磁福射信号。在一些实施方式中，一个或者多个屏蔽结构可以特别地被设置在柜体100特定的侧边，且该侧边比其他侧边更靠近柜体100内的一个或者多个电磁辐射源。换言之，对于远离一个或者多个电磁辐射源的侧边而言，由于从电磁辐射源产生的电磁辐射信号在传播到该相对应的侧边时，其幅值可能已经被衰减到可被接收的水平，因此，可以在该相对应的侧边不设置电磁屏蔽结构。从电磁辐
射源产生的电磁辐射信号可以通过如下公式表示
【权利要求】
1.一种系统，该系统被配置成驱动交流电机运作，其特征在于:该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体；该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少第一相交流电流输出、第二相交流电流输出以及第三相交流电流输出，该第一相交流电流输出通过第一传导线路传送给该交流电机的第一线圈绕组，该第二相交流电流输出通过第二传导线路传送给该交流电机的第二线圈绕组，该第三相交流电流输出通过第三传导线路传送给该交流电机的第三线圈绕组；该柜体设置有第一电磁屏蔽元件和第二电磁屏蔽元件，该第一电磁屏蔽元件被设置在该柜体的至少一侧边，该第一电磁屏蔽元件被配置成吸收至少从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，该第二电磁屏蔽元件被配置成吸收至少从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于:该第一电磁屏蔽元件包括铁材料。
3.如权利要求1或者2所述的系统,其特征在于:该第一电磁屏蔽兀件与该柜体的一个侧边一体形成。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于:该第二电磁屏蔽元件选自由于铜材料和铝材料构成的群组中的任意一种。
5.如权利要求1或者4所述的系统，其特征在于:该第一电磁屏蔽元件和该第二电磁屏蔽元件之间设置有预设的间隔距离，该预设的间隔之间填充有空气，该第一电磁屏蔽元件和该第二电磁屏蔽元件通过至少一个固定元件固设在一起。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于:该变流器选自于由下述器件构成的群组中的任意一种:直流-交流变流器、交流-直流变流器、直流-直流变流器、交流-交流变流器。
7.一种系统，该系统被配置成驱动交流电机运作，其特征在于:该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体；该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少第一相交流电流输出、第二相交流电流输出以及第三相交流电流输出，该第一相交流电流输出通过第一传导线路传送给该交流电机的第一线圈绕组，该第二相交流电流输出通过第二传导线路传送给该交流电机的第二线圈绕组，该第三相交流电流输出通过第三传导线路传送给该交流电机的第三线圈绕组；该柜体设置有第一电磁屏蔽元件和第二电磁屏蔽元件，该第一电磁屏蔽元件被设置在该柜体的至少一侧边，该第一电磁屏蔽元件被配置成至少吸收从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，且该第一频率范围内的电磁辐射与该交流电机的第一转速相对应；该第二电磁屏蔽元件被配置成至少吸收从在该第一传导线路流动的第一相交流电流、在该第二传导线路流动的第二相交流电流以及在该第三传导线路流动的第三相交流电流中一者产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号，且该第二频率范围内的电磁福射信号与该交流电机的第二转速相对应，且该第二转速大于该第一转速。
8.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内部的柜体；该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出；该柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个侧边的内侧还可拆卸地连接至少一个铜电磁屏蔽件，该铜电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距，该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，该铜电磁屏蔽件被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
9.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器和至少将该变流器收容于其内的柜体；该变流器被配置成执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出；该柜体的至少一个侧边包括铁材料，该至少一个侧边的内侧还可拆卸地连接至少一个铝电磁屏蔽件，该铝电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距，该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，该铝电磁屏蔽件被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号。
10.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器，控制器和至少将该变流器和该控制器收容于其内的柜体；该变流器被配置成根据该控制器提供的控制信号执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出；该柜体的至少一个侧边包括铁材料,该至少一个铁材料侧边的内侧连接至少一个铜电磁屏蔽件，该铜电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距，该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，该铜电磁屏蔽件被配置成吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号；该系统还包括一个收容于该柜体内的罩体，该罩体被配置成至少将该控制器罩设于其内，该罩体设置有铁屏蔽材料和铜屏蔽材料，以用于避免该至少一相交流电流输出所产生的电磁辐射信号对该控制器进行电磁干扰。
11.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器，控制器和至少将该变流器和该控制器收容于其内的柜体；该变流器被配置成根据该控制器提供的控制信号执行能量变换操作，并提供至少一相交流电流输出；该柜体的至少一个侧边包括铁材料,该至少一个铁材料侧边的内侧连接至少一个铝 电磁屏蔽件，该铝电磁屏蔽件与该至少一个侧边之间设置有预设的间距，该至少一个铁材料侧边被配置成至少吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号，该铝电磁屏蔽件被配置成吸收源自于该至少一相交流电流输出所产生的至少一部分频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号；该系统还包括一个收容于该柜体内的罩体，该罩体被配置成至少将该控制器罩设于其内，该罩体设置有铁屏蔽材料和铝屏蔽材料，以用于避免该至少一相交流电流输出所产生的电磁辐射信号对该控制器进行电磁干扰。
12.—种电磁屏蔽方法，用于屏蔽收容在柜体内的变流器相关联的至少一个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 提供与该柜体至少一个侧边一体形成的第一电磁屏蔽元件，该第一电磁屏蔽元件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号；以及 提供与该柜体至少一个侧边相邻设置的第二电磁屏蔽元件，该第二电磁屏蔽元件被设置在相对该至少一个电磁辐射源较远的位置，该第二电磁屏蔽元件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号，且该第二频率范围大于该第一频率范围。
13.—种电磁屏蔽方法，用于屏蔽收容在柜体内的变流器相关联的至少一个电磁辐射源所产生的电磁辐射信号，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 提供与该柜体至少一个侧边一体形成的铁材料电磁屏蔽件，该铁材料电磁屏蔽件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第一频率范围内的电磁辐射信号；以及 提供与该柜体至少一个侧边相邻设置的包含铜材料或者铝材料的电磁屏蔽件，该铜材料或者铝材料电磁屏蔽件被配置成至少屏蔽该至少一个电磁辐射源所产生的频率值在第二频率范围内的电磁辐射信号，且该第二频率范围大于该第一频率范围。
14.一种控制在其内至少收容有一个变流器的柜体的至少一个侧边温度的方法，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 在该柜体的至少一个侧边的内侧以可拆卸地方式固设至少一个与该柜体的至少一个侧边保持预设间隔的包含铜材料或者铝材料的电磁屏蔽件，该铜材料或者铝材料电磁屏蔽件吸收与该变流器相关的电磁辐射源产生的部分电磁辐射能，该铜材料或者铝材料电磁屏蔽件产生较少的热 损耗。
【文档编号】H05K9/00GK103635068SQ201210309494
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】沈捷, 汪鋆, S.施勒德, 张帆 申请人:通用电气公司