專利名稱：轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子器件，具體來(lái)說(shuō)，涉及轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力電子轉(zhuǎn)換器用于為電驅(qū)動(dòng)器提供具有可變頻率的AC電壓。電力電子轉(zhuǎn)換器的大多數(shù)經(jīng)由隔離變壓器連接到供電網(wǎng)絡(luò)或供電網(wǎng)。隔離變壓器通常用于兩個(gè)主要目的它阻塞轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)閥的操作所生成的所有共模電壓，并且還幫助在短路的情況下通過(guò)限制可用短路電流來(lái)保護(hù)所連接驅(qū)動(dòng)器。但是，隔離變壓器要求空間，并且增加轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)單、緊湊且廉價(jià)的電力轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。這個(gè)目的通過(guò)一種轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)特征在于，包括電力電子轉(zhuǎn)換器，用于把來(lái)自電力網(wǎng)的輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以便提供給用電設(shè)備；輸入濾波器電路，互連所述電力網(wǎng)和所述電力電子轉(zhuǎn)換器的輸入；其中，所述輸入濾波器電路包括共模電感器，所述共模電感器用于對(duì)所述輸入電壓中由所述電力電子轉(zhuǎn)換器所生成的共模電壓進(jìn)行濾波。通過(guò)以下描述，其它示范實(shí)施例是顯而易見的。本實(shí)用新型的一個(gè)方面涉及一種轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括電力電子轉(zhuǎn)換器，電力電子轉(zhuǎn)換器用于把來(lái)自電力網(wǎng)的輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以便提供給用電設(shè)備。電力電子轉(zhuǎn)換器可以是直接轉(zhuǎn)換器或間接轉(zhuǎn)換器。例如，轉(zhuǎn)換器可包括整流器、DC環(huán)節(jié)和可控有源逆變器。在任何情況下，電力電子轉(zhuǎn)換器可將具有第一頻率的第一 AC電壓轉(zhuǎn)換或變換為可提供給例如電驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)或另一個(gè)電網(wǎng)之類的用電設(shè)備的具有第二頻率的第二 AC電壓。為了生成具有可變頻率的輸出電壓，電力電子轉(zhuǎn)換器可包括可由控制器來(lái)控制的半導(dǎo)體開關(guān)。輸入和/或輸出電壓可以是多相輸入/輸出電壓。輸入和/或輸出電壓可包括至少兩個(gè)、例如三相。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括互連電力網(wǎng)和電力電子轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入濾波器電路。輸入濾波器電路包括共模電感器，共模電感器用于對(duì)輸入電壓中由電力電子轉(zhuǎn)換器所生成的共模電壓進(jìn)行濾波。隔離變壓器的共模濾波性質(zhì)可采用共模電感器來(lái)代替和/或仿真。通過(guò)這種共模濾波器，可操作直接連至線路的多相轉(zhuǎn)換器，即，多相轉(zhuǎn)換器可無(wú)需隔離變壓器而直接連接到電力網(wǎng)。這樣，可節(jié)省隔離變壓器的成本和空間。因此，較高功率密度可產(chǎn)生，并且總系統(tǒng)成本可降低。可通過(guò)與轉(zhuǎn)換器的輸入的相互連并且設(shè)置用于濾除輸入電壓中的共模電壓的電感器線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)共模電感器的濾波性質(zhì)。[0013]按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，共模電感器包括至少兩個(gè)線圈，各線圈與輸入電壓的一相關(guān)聯(lián)。線圈設(shè)置成使得通過(guò)正電壓在線圈之一中感生的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中感生正電壓。例如，線圈可設(shè)置在共同磁芯上，并且沿相同方向纏繞。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，輸入濾波器電路包括差模電感器，差模電感器用于對(duì)輸入電壓中由電力電子轉(zhuǎn)換器所生成的差模電壓進(jìn)行濾波。這樣，共模濾波器可與差模濾波器相結(jié)合。輸入濾波器電路可實(shí)現(xiàn)兩種濾波器性質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)與轉(zhuǎn)換器的輸入的相互連并且設(shè)置用于濾除輸入電壓中的差模電壓的電感器線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)差模電感器的濾波性質(zhì)。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，差模電感器包括至少兩個(gè)線圈，各線圈與輸入電壓的一相關(guān)聯(lián)。線圈設(shè)置成使得通過(guò)正電壓在線圈之一中感生的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中感生負(fù)電壓。例如，這在各線圈具有磁芯、磁芯經(jīng)由共同磁扼并聯(lián)連接并且線圈沿相同方向纏繞時(shí)可實(shí)現(xiàn)。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，共模電感器和差模電感器串聯(lián)連接。具體來(lái)說(shuō)，其線圈串聯(lián)連接。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，濾波器電路包括RC濾波器分支。RC濾波器分支可用于將共模電感器和差模電感器連接到地，并且用于經(jīng)由RC相分支來(lái)互連輸入電壓的相。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，RC濾波器分支將電力電子轉(zhuǎn)換器的輸入與地電位連接。通過(guò)RC濾波器分支，共模電感器可連接到電力電子轉(zhuǎn)換器連接到的地電位。共模電流可通過(guò)RC濾波器分支流動(dòng)到電力電子轉(zhuǎn)換器的地電位。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，RC濾波器分支連接到共模電感器的輸入。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，共模電感器與差模電感器串聯(lián)連接，并且共模電感器和差模電感器由RC濾波器分支連接到地電位。RC濾波器分支可由共模電感器和差模電感器共享用于形成具有相同RC濾波器分支的共模濾波器和差模濾波器。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，RC濾波器分支包括對(duì)于輸入電壓的各相的相分支。各相分支可包括串聯(lián)連接的電阻器和電容器。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，RC濾波器分支的相分支互連輸入電壓的相。例如，相分支可星形連接，并且星點(diǎn)可連接到地電位。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，輸入濾波器電路包括用于提供短路阻抗的去耦電感器。隔離變壓器的短路限流性質(zhì)可由去耦電感器來(lái)代替、替換或仿真，去耦電感器適合于替換隔離變壓器的短路阻抗?？赏ㄟ^(guò)將附加去耦電感器放在用電設(shè)備的輸入，來(lái)仿真隔離變壓器的這個(gè)性質(zhì)。阻抗可選擇成使得相同預(yù)期短路電流產(chǎn)生。去耦電感器可包括用于輸入電壓的各相的線圈，和/或可與共模電感器和/或差模電感器串聯(lián)連接。去耦電感器可以是輸入濾波器電路與電力網(wǎng)的連接，即，可以是連接到電力網(wǎng)的輸入濾波器電路的第一元件。如已經(jīng)所述，通過(guò)以上和以下所述的輸入濾波器，電力電子轉(zhuǎn)換器可經(jīng)由輸入濾波器電路直接連接到電力網(wǎng)。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)沒有與電力網(wǎng)流電隔離。在輸入濾波器電路中、即在轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)到電力網(wǎng)的連接點(diǎn)與電力電子轉(zhuǎn)換器的輸入之間可以不需要變壓器。概括來(lái)說(shuō)，提供一種具有濾波器概念的濾波器電路，該濾波器電路可允許在公用供電網(wǎng)上操作多相轉(zhuǎn)換器，而無(wú)需使用隔離變壓器。此外，多個(gè)多相轉(zhuǎn)換器可連接到由一個(gè)變壓器供電的一個(gè)匯流條。隔離變壓器的主要性質(zhì)可由濾波器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，濾波器電路可允許較高的功率密度和較低的總系統(tǒng)成本。本實(shí)用新型的另一方面涉及一種用于將電力電子轉(zhuǎn)換器連接到電力網(wǎng)的方法。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括下列步驟將以上和以下所述的輸入濾波器連接到電力電子轉(zhuǎn)換器的輸入；以及將濾波器電路(直接)連接到電力網(wǎng)。該方法可看作是一種允許電力電子轉(zhuǎn)換器直接連接到供電網(wǎng)的方法。·通過(guò)參照以下所述實(shí)施例進(jìn)行的說(shuō)明，本實(shí)用新型的這些方面及其它方面將會(huì)顯而易見。

下文中參照附圖示出的示范實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型的主題。圖I示意示出按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。圖2示出按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例、具有共模和差模電流的圖I的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。圖3示出沒有濾波器電路的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的共模電壓的簡(jiǎn)圖。圖4示出按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的共模電壓的簡(jiǎn)圖。原則上，附圖中，相同部分提供有相同參考標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施方式
圖I示意示出轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10，其中包括電力電子轉(zhuǎn)換器12和輸入濾波器電路14。輸入濾波器電路14連接到電力網(wǎng)16和轉(zhuǎn)換器12的輸入18，并且無(wú)需隔離變壓器而直接互連電力網(wǎng)16與轉(zhuǎn)換器12。轉(zhuǎn)換器12具有連接到電動(dòng)機(jī)22的輸出20，并且可按照如下方式來(lái)控制使得來(lái)自電力網(wǎng)16的具有第一恒定頻率的第一 AC電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)22的具有可變頻率的第二 AC電壓。輸入濾波器電路14適合對(duì)轉(zhuǎn)換器12所生成的共模和差模電壓進(jìn)行濾波，并且用于在短路的情況下將轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10與電力網(wǎng)16去耦合。輸入濾波器電路14包括串聯(lián)連接并且將電力網(wǎng)16與輸入18互連的去耦電感器24、共模電感器26和差模電感器28。有可能的是，電感器26、28如圖I所示來(lái)設(shè)置，即，共模電感器26經(jīng)由差模電感器28連接到轉(zhuǎn)換器12，或者電感器26、28按照相反方式來(lái)設(shè)置，即，差模電感器28經(jīng)由共模電感器26連接到轉(zhuǎn)換器12。此外，輸入濾波器電路14包括RC濾波器分支30，RC濾波器分支30經(jīng)由共模電感器26和差模電感器28將輸入18與地32互連。RC濾波器分支30連接在去耦電感器24與共模電感器26之間。轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10是多相系統(tǒng),例如具有三相34a、34b、34c的三相系統(tǒng)。對(duì)于各相34a、34b、34c，去耦電感器24包括線圈24a、24b24c，共模電感器26包括線圈26a、26b、26c，以及差模電感器28包括線圈28a、28b、28c。與一相34a、34b、34c關(guān)聯(lián)的線圈、如線圈24a、26a、28a串聯(lián)連接。共模電感器26的線圈26a、26b、26c按照如下方式設(shè)置在共同磁芯上使得線圈之一中的電壓在其它線圈中感生相同方向的電壓。差模電感器28的線圈28a、28b、28c按照如下方式設(shè)置在共同磁芯上使得線圈之一中的電壓在其它線圈中感生另一個(gè)方向的電壓。對(duì)于各相，RC濾波器分支30包括具有濾波電阻器Rf和濾波電容器Cf的相分支30a、30b、30c。RC濾波器分支30包括具有相鄰阻尼電阻器Rf的三相電容器組Cf。相分支30a.30b.30c相互星形連接，并且經(jīng)由星點(diǎn)連接到共模電阻器Rem34。轉(zhuǎn)換器12經(jīng)由接地電路36來(lái)接地。RC濾波器分支30、具體地其星點(diǎn)經(jīng)由共模電 阻器34、經(jīng)由接地電路36連接到地32。輸入濾波器電路14的共模濾波器包括連接到RC濾波器分支30的共模電感器26。輸入濾波器電路14的差模濾波器包括連接到相同RC濾波器分支30的差模電感器28。為了使組件數(shù)并且因而將成本保持為最小，共模濾波器經(jīng)由RC濾波器分支30與差模濾波器相結(jié)合。圖2示出具有濾波器通路40、42的轉(zhuǎn)換器10，示出不同濾波器中的電流的流動(dòng)。差模濾波器通路40示出，差模電流通過(guò)RC濾波器分支30從一相流動(dòng)到另一相。沿共模濾波器通路42流動(dòng)的共模電流流經(jīng)RC濾波器分支30并且流動(dòng)到地32。電力電子轉(zhuǎn)換器12模仿在其輸出20具有有限數(shù)量的電壓電平的對(duì)稱三相電壓系統(tǒng)。有限數(shù)量的電平意味著三相34a、34b、34c的電壓之和在所有時(shí)刻都不為零。結(jié)果是，共模電壓出現(xiàn)，它潛在地可能干擾連接到相同電力網(wǎng)16的單相負(fù)載。輸入濾波器14的濾波器拓?fù)鋵⑺晒材ｋ妷簽V波到可低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所提出的要求的電平。圖3示出具有無(wú)需輸入濾波器電路14而連接到電力網(wǎng)16的電力電子轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的共模電壓50的簡(jiǎn)圖。共模電壓可以是三相34a、34b、34c的中性點(diǎn)相對(duì)于地32的電壓。簡(jiǎn)圖中，時(shí)間在水平軸上示出，電壓在垂直軸上示出。簡(jiǎn)圖示出，共模電壓中的變化可高達(dá)2000V。圖4示出與圖3的簡(jiǎn)圖相似的簡(jiǎn)圖。但是，圖4中，示出具有濾波器電路14的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的共模電壓52。將共模電壓52的變化阻尼到大約200V，即，只有共模電壓50的大約10%。雖然在附圖和以上描述中詳細(xì)說(shuō)明和描述了本實(shí)用新型，但是這種說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性而不是限制性的；本實(shí)用新型并不局限于所公開的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、本公開以及本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案，對(duì)所公開的實(shí)施例的其它變更是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解和實(shí)施的，并且實(shí)施要求保護(hù)的本實(shí)用新型。在本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案中，詞語(yǔ)“包括”并不排除其它元件或步驟，以及不定冠詞“一”并不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或控制器或者其它單元可完成本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案中所述的若干項(xiàng)的功能。在互不相同的本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案中陳述某些量度的事實(shí)并不表示這些量度的組合不能用于產(chǎn)生良好效果。本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案中的任何參考標(biāo)號(hào)不應(yīng)當(dāng)理解為限制范圍。·
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10),其特征在于,包括 電力電子轉(zhuǎn)換器(12),用于把來(lái)自電力網(wǎng)(16)的輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以便提供給用電設(shè)備(22)； 輸入濾波器電路(14)，互連所述電力網(wǎng)(16)和所述電力電子轉(zhuǎn)換器(12)的輸入(18)； 其中，所述輸入濾波器電路(14)包括共模電感器(26)，所述共模電感器(26)用于對(duì)所述輸入電壓中由所述電力電子轉(zhuǎn)換器(12)所生成的共模電壓進(jìn)行濾波。
2.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述共模電感器(26)包括至少兩個(gè)線圈(26a，26b，26c)，各線圈與所述輸入電壓的一相(34a, 34b, 34c)關(guān)聯(lián)； 所述線圈(26a，26b，26c)設(shè)置成使得通過(guò)正電壓在所述線圈之一中感生的磁場(chǎng)在所述另一個(gè)線圈中感生正電壓。
3.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述輸入濾波器電路(14)包括差模電感器(28)，所述差模電感器(28)用于對(duì)所述輸入電壓中由所述電力電子轉(zhuǎn)換器(12)所生成的差模電壓進(jìn)行濾波。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述差模電感器(28)包括至少兩個(gè)線圈(28a，28b，28c)，各線圈與所述輸入電壓的一相(34a, 34b, 34c)關(guān)聯(lián)； 所述線圈(28a，28b，28c)設(shè)置成使得通過(guò)正電壓在所述線圈之一中感生的磁場(chǎng)在所述另一個(gè)線圈中感生負(fù)電壓。
5.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述共模電感器(26)和所述差模電感器(28)串聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述輸入濾波器電路(14)包括RC濾波器分支(30)。
7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述RC濾波器分支(30)將所述電力電子轉(zhuǎn)換器的所述輸入(18)與地電位(32)連接。
8.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述RC濾波器分支(30)連接到所述共模電感器(26)的輸入。
9.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述共模電感器(26)與差模電感器(28)串聯(lián)連接，并且所述共模電感器(26)和所述差模電感器(28)由所述RC濾波器分支(30)連接到地電位(32)。
10.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述RC濾波器分支(30)包括所述輸入電壓的各相(34a，34b，34c)的相分支(30a,30b,30c), 各相分支(30a，30b，30c)包括串聯(lián)連接的電阻器和電容器。
11.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于， 其中，所述RC濾波器分支(30)的相分支(30a，30b，30c)互連所述輸入電壓的相(34a，34b,34c)。
12.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于，其中，所述輸入濾波器電路(14)包括用于提供短路阻抗的去耦電感器(24)。
13.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)，其特征在于，其中，所述轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)(10)沒有與所述電力網(wǎng)(16)流電隔離。
專利摘要一種轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10包括電力電子轉(zhuǎn)換器12，電力電子轉(zhuǎn)換器12用于把來(lái)自電力網(wǎng)16的輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以便提供給用電設(shè)備22。轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10還包括輸入濾波器電路14，輸入濾波器電路14互連電力網(wǎng)16和電力電子轉(zhuǎn)換器12的輸入18。輸入濾波器電路14包括共模電感器26，共模電感器26用于對(duì)輸入電壓中由電力電子轉(zhuǎn)換器12所生成的共模電壓進(jìn)行濾波。
文檔編號(hào)H02M5/00GK202713161SQ20112057898
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
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