專利名稱：：用于降低的接地泄漏電流和晶體管保護(hù)的可變頻率驅(qū)動系統(tǒng)裝置和方法用于降低的接地泄漏電流和晶體管保護(hù)的可變頻率驅(qū)動系統(tǒng)裝置和方法
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的正弦AC電壓供給只提供了固定的電動機(jī)速度，不能快速響應(yīng)負(fù)載條件的變化。隨著可變頻率驅(qū)動系統(tǒng)(VFD)的出現(xiàn)，可以實現(xiàn)更低能量消耗下的更好性能的電動機(jī)。VFD驅(qū)動的電動機(jī)快速響應(yīng)負(fù)載條件的變化，例如響應(yīng)振動負(fù)載。VFD驅(qū)動的電動機(jī)提供了精確扭矩輸出以及連續(xù)的速度控制。由于其具有的許多優(yōu)點，在工業(yè)應(yīng)用中VFD的利用持續(xù)增長。以下參照圖1描述傳統(tǒng)的中間電壓VFD驅(qū)動的電動機(jī)系統(tǒng)。DC總線20的中性點N26接地，以保護(hù)晶體管開關(guān)免受可以引起絕緣退化和元件故障的電位電壓尖峰。反相電橋中晶體管的散熱板也接地，但是接地連接未在圖1中示出。圖2A示出了反相電橋晶體管模塊經(jīng)由散熱板126接地，這在以下詳細(xì)描述。再參照圖l，三相電纜30的一端與VFD50的輸出端52連接。電纜30具有每單位長度的固有電容。總的電纜電容示為Cc32。這些電纜為電動機(jī)M40饋電，由于繞組，電動機(jī)M40也具有電容，示為Cw42，電動機(jī)阻抗示為ZM44。圖3A示意電路300，表示傳統(tǒng)VFD驅(qū)動電動機(jī)系統(tǒng)，例如圖1所示的驅(qū)動系統(tǒng)。開關(guān)S60表示從VFD50輸出的電壓轉(zhuǎn)變(transition)。當(dāng)關(guān)閉幵關(guān)S60時，從VFD50輸出的從接地中性到DC總線20的正電位22或負(fù)電位23的電壓轉(zhuǎn)變被施加在電路300上。由于電動機(jī)電容CM42和電纜電容Cc32，接地泄漏電流Ignd200自由地在與電壓轉(zhuǎn)變的接地連接中流動。反相電橋電容C^62，從中性點N26連接到設(shè)備地PE70和真正的地球地TE80，與中性點N26與真正的地球地TE80的短路連接并聯(lián)。在這樣的傳統(tǒng)配置中，由于CIB62與接地的短路連接并聯(lián)，C,B62對接地泄漏電流的貢獻(xiàn)可以忽略。由于其高性能和低功率消耗，期望VFD用于多種需求的應(yīng)用，包括風(fēng)扇和泵負(fù)載。然而，如果低接地泄漏電流是必要的，則在中間電壓應(yīng)用中使用VFD會很復(fù)雜。低接地泄漏電流在潛在的爆炸性環(huán)境中或在需要降低的電磁干擾(EMI)的環(huán)境中將是必要的。高達(dá)MHz范圍的高頻接地泄漏電流可以在例如無線電接收機(jī)、計算機(jī)、條形碼系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)中導(dǎo)致EMI。需要低接地泄漏電流的應(yīng)用的一個示例是地下開采；地下開采環(huán)境具有獨特的要求和安全標(biāo)準(zhǔn)。地下開釆電動機(jī)優(yōu)選地在中間電壓范圍內(nèi)(在6卯V和15kV之間)，典型地在4,160V被驅(qū)動。提供4，160V輸出的傳統(tǒng)中間電壓VFD可以產(chǎn)生多于10安培的接地泄漏電流I^D200，所述接地泄漏電流Ic;ND200在接地線中從VFD50流至電動機(jī)M40。當(dāng)使用中間電壓電動機(jī)便于使用更小的電纜時，電動機(jī)接地線泄漏電流I(^D200的最大允許驅(qū)動可以在1安培以下。與傳統(tǒng)AC正弦電動機(jī)驅(qū)動'不同，VFD輸出的電壓在微秒的時間量級上轉(zhuǎn)變。因此，由于電容CM和Cc而感應(yīng)出大的接地泄漏電流，這是VFD驅(qū)動電動機(jī)系統(tǒng)固有的，即使在相對低的例如690伏的電壓下。參照圖3A，將DC總線20的中性點N26與TE地80斷開看起來是一種降低接地泄漏電流的可行方法。在傳統(tǒng)VFD系統(tǒng)302中將中性點n26與地斷開的示意表示在圖3B中示出。如圖3B所示，將DC總線的中性點N26與TE地80斷開改變了接地泄漏電流IGND202的電流模型。反相電橋電容CIB62現(xiàn)在與電纜電容Cc32和電動機(jī)電容CM42的并聯(lián)組合相串聯(lián)。由于總的系統(tǒng)電容降低，這造成接地泄漏電流的更高阻抗。然而，將中性點N26與TE地80斷開使得反相電橋中的晶體管SrS!2易受電壓尖峰的影響。將DC總線的中性點N26與TE地80斷開，使得晶體管相對于DC總線的中性點N26浮置。滿DC總線電位的電壓尖峰可以施加在反相電橋中的晶體管兩端。參照圖2A，這樣的電壓尖峰在晶體管半導(dǎo)體基板122和晶體管散熱板126之間穿過薄絕緣體124傳送。對于更低的驅(qū)動電壓，可以在將DC總線的中性點與TE地斷開并成為浮置的VFD系統(tǒng)中采用額定(rate)在正負(fù)DC總線之差之上的可用的晶體管。例如SMC的Microdrive2,300V模型(VFD，Microdrive,2，300V，SMC電子產(chǎn)品，2003)中成功采用了這樣的配置。然而，當(dāng)必需或需要更高的VFD電壓輸出時和當(dāng)額定于滿DC總線電位的晶體管不實際時，有必要保護(hù)晶體管免受滿DC總線電位尖峰，以防止元件壽命降低和元件故障。對于VFD驅(qū)動應(yīng)用存在多個挑戰(zhàn)。例如，一個挑戰(zhàn)是在保護(hù)VFD尤其是反相電橋的同時降低接地泄漏電流。另一個挑戰(zhàn)是盡可能多地降低接地泄漏電流。對于其他應(yīng)用，挑戰(zhàn)在于提供可靠的VFD系統(tǒng)用于額定大于4160V的電動機(jī)。例如，對于額定大于4160V的電動機(jī)，提供6.9kV輸出的VFD是有利的。然而，當(dāng)前可用于構(gòu)造具有6.9kV輸出的VFD的晶體管容易受到晶體管絕緣和瀕臨元件故障的損害。需要額定11.5kV的DC總線以實現(xiàn)6.9kV的VFD輸出。反相電橋晶體管可用于5,100V的絕緣額定值。甚至當(dāng)DC總線的中性點接地時，晶體管模塊絕緣124(圖2A)的擊穿電壓(5，100V)低于DC總線電位(11.5kV)的一半。VFD系統(tǒng)中的另一個挑戰(zhàn)是保護(hù)包括串聯(lián)連接的可用晶體管的反相電橋，以在晶體管額定小于DC總線電壓的一半時提供大于4160V的VFD輸出電壓。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了在保護(hù)反相電橋的同時降低VFD驅(qū)動的電動機(jī)系統(tǒng)中的接地泄漏電流。本發(fā)明的一個目的是降低VFD驅(qū)動的電動機(jī)系統(tǒng)中的接地泄漏電流。本發(fā)明的另一個目的是通過浮置DC總線上的中性點來降低接地泄漏電流。本發(fā)明的另一個目的是在保護(hù)VFD免受由于電壓尖峰造成的元件故障的同時浮置DC總線的中性點。本發(fā)明的另一個目的是增大接地泄漏電流的阻抗。本發(fā)明的另一個目的是在不降低系統(tǒng)對地電容的情況下，進(jìn)一步降低中間電壓VFD驅(qū)動的電動機(jī)系統(tǒng)的接地泄漏電流。本發(fā)明的另一個目的是降低VFD電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的總的對地電容。本發(fā)明的另一個目的是通過放置在VFD晶體管模塊散熱板和接地的冷卻板之間的高介電強(qiáng)度和低介電常數(shù)的板，降低VFD電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的總的對地電容。本發(fā)明的另一個目的是通過當(dāng)VFD中的DC總線的中性點接地時附加有效絕緣來改進(jìn)具有額定小于滿DC總線電位的一半的晶體管的VFD系統(tǒng)中的反相電橋可靠性和元件壽命。本發(fā)明的示例性實施例可以用于低、中、高電壓驅(qū)動應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的目的，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的裝置中，DC總線的中性點是浮置的，與地斷開。在根據(jù)另一個示例性實施例的裝置中，具有高導(dǎo)熱性、高介電強(qiáng)度和低介電常數(shù)的電絕緣板以熱和電的方式連接在晶體管半導(dǎo)體基板和冷卻板之間。在根據(jù)另一個示例性實施例的裝置中，共模濾波器安裝在VFD的輸出。一種根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法包括浮置DC總線的中性點以及通過介電基板增大接地泄漏電流的阻抗。另一種根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法包括通過介電基板增大接地泄漏電流的阻抗，以及將VFD的晶體管模塊的介電強(qiáng)度增大至大于滿DC總線電壓。另一種根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的方法包括浮置DC總線的中性點、通過介電基板增大接地泄漏電流的阻抗以及在VFS系統(tǒng)中跨越三相驅(qū)動電纜安裝共模濾波器。從以下描述及附圖中，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。圖1示出了傳統(tǒng)VFD驅(qū)動的電動機(jī)系統(tǒng)。圖2A示出了根據(jù)傳統(tǒng)VFD系統(tǒng)的跨越晶體管模塊的絕緣板的反相電橋的接地和反相電橋電容的產(chǎn)生。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的反相電橋跨越晶體管模塊的絕緣板、模塊的散熱板以及電絕緣、高介電強(qiáng)度、低介電常數(shù)和高導(dǎo)熱性板接地的串聯(lián)連接。圖3A示出了傳統(tǒng)VFD系統(tǒng)中的接地電流環(huán)路的示意圖，例如圖1中所示，包括了反相電橋的電容。圖3B示出了具有本發(fā)明中沒有的浮置的DC總線上的中性點的VFD系統(tǒng)的示意表示。圖4示出了實現(xiàn)本發(fā)明的示例性實施例的VFD系統(tǒng)中的接地電流環(huán)路的示意表示，示出了晶體管模塊的電容和低介電常數(shù)絕緣板的電容。圖5示出了包括安裝在三相驅(qū)動電纜上的共模濾波器的本發(fā)明的另一個示例性實施例。圖6示出了安裝裝置的示例性實施例，所述安裝裝置實現(xiàn)了VFD功率半導(dǎo)體模塊和接地冷卻板之間的電絕緣和熱傳導(dǎo)，保護(hù)了VFD功率半導(dǎo)體模塊對絕緣板的安全以及保護(hù)了絕緣板對接地冷卻板的安全。具體實施例方式本發(fā)明通過允許DC總線的中性點N浮置，而不將反相電橋中的晶體管暴露給過大的電壓尖峰，來降低接地泄漏電流。首先參照圖2A，示出了晶體管模塊中的反相電橋的傳統(tǒng)接地。反相電橋的接地經(jīng)由晶體管模塊的散熱板126。在半導(dǎo)體基板U2和散熱板126之間跨越薄絕緣體124形成了電容Cm62。半導(dǎo)體基板122、薄絕緣體124和散熱板126組合形成了傳統(tǒng)VFD功率半導(dǎo)體模塊，通常也稱為VFD晶體管模塊。接著，散熱板126被安裝并電連接到接地冷卻板130上。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的反相電橋的接地。晶體管模塊的半導(dǎo)體基板122、絕緣體124和散熱板126連接在一起，如圖2八的傳統(tǒng)接地方法一樣。然而，根據(jù)本示例性實施例，具有高介電強(qiáng)度、低介電常數(shù)和高導(dǎo)熱性的電絕緣板P175被安裝在散熱板126和接地冷卻板130之間。典型地，散熱板由碳化硅鋁制成。然而，散熱板126不必須由碳化硅鋁制成；提供良好的電傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)的材料可以作為適合的替代物。反相電橋半導(dǎo)體基板122經(jīng)由板P175與冷卻板130熱連接并電絕緣。由于絕緣板P的介電常數(shù)低，在晶體管模塊的散熱板126與冷卻板130之間形成了小電容Cp176。該電容小于晶體管內(nèi)部電容Cm62(圖2A、2B和4)并與其串聯(lián)。Cm62是半導(dǎo)體基板表面122和晶體管散熱板126之間的電容耦合的副產(chǎn)品，半導(dǎo)體基板表面122和晶體管散熱板126使用薄絕緣體124彼此絕緣，如圖2A所示。參照圖3A，在傳統(tǒng)反相電橋中，將DC總線20的中性點N26和Cm62的一端接地至相同的TE地80創(chuàng)建了至DC總線的通路，用于每個脈沖轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的電流的轉(zhuǎn)移。這樣的接地防止了在反相電橋中一個晶體管影響另一個晶體管。更具體地，DC總線20的中性點N26接地的移除引起C舊62的一端相對于DC總線的中性點N26浮置，如圖3B所示，這樣允許將反相電橋中的晶體管之間的經(jīng)由通過冷卻板130互相連接的相應(yīng)的晶體管電容Cm62的串?dāng)_電流的轉(zhuǎn)移。這樣的串?dāng)_可以引起在晶體管模塊的半導(dǎo)體基板122和晶體管模塊的散熱板126之間的可以導(dǎo)致元件故障的過大的電壓尖峰。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，模塊的或獨立的基極高壓IGBT晶體管要求DC總線的中性點接地。這樣的接地確保了晶體管端子和冷卻板之間的最大電壓不大于最大DC總線電壓的一半。若中性點與地斷開，在晶體管模塊的半導(dǎo)體基板及晶體管模塊的散熱板之間形成的電容器Cm仍然在冷卻板139側(cè)接地。現(xiàn)在，反相電橋電容相對于DC總線正負(fù)電壓22/23浮置，并經(jīng)由接地的冷卻板130電連接到反相電橋中其他晶體管的內(nèi)部電容C舊62。當(dāng)與DC總線的正電壓連接的晶體管截止，半導(dǎo)體基板直接與DC總線的正電壓相連接。接著，當(dāng)與負(fù)電壓連接的晶體管導(dǎo)通，造成了內(nèi)部晶體管電容C!B62在DC總線的負(fù)電壓電位充電。由于所有晶體管的相應(yīng)內(nèi)部電容Cm62的一端都連接在一起，與正電壓連接的晶體管的半導(dǎo)體基板承受滿DC總線電壓。在典型的情況下，滿DC總線電壓實質(zhì)上高于晶體管絕緣電壓額定值并發(fā)生對晶體管的損害。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的VFD系統(tǒng)的示例性實施例的示意表示304，結(jié)合了絕緣板p175，如圖2B中示例所示。絕緣板電容Cpl76現(xiàn)在與Cm62串聯(lián)。絕緣板電容Cpl76與接地到TE的冷卻板130連接。串聯(lián)電容C^和Cp提供了更高的阻抗，用于返回電壓源V140的回路，降低了接地泄漏電流lGNo204。絕緣板P175(圖2B)也用來增大冷卻板和功率半導(dǎo)體之間的絕緣強(qiáng)度。總的系統(tǒng)電容CsYs降低，如對應(yīng)于圖4所示電路的等式1和2所描述。首先，在等式1中，定義了VFD的電容GvFD。廣_(cP*c/fl)"、C二((Cc+C^"C,)(2)(Cc+Cw+c柳)根據(jù)等式3，總系統(tǒng)電容CsYs的降低減小了來自VFD輸出的電壓轉(zhuǎn)變的接地泄漏電流I(3ND204。以下表l和2中所示的實驗數(shù)據(jù)是在是/否使用本發(fā)明的示例性實施例的情況下獲得的，以便確認(rèn)其有效性。表l概括了在控制條件下獲得的數(shù)據(jù)。VFD模塊是4160V輸出的Microdrive(SMC五Ze"n'caZ尸ro血c^，美國專利號6，822，866)。電動機(jī)是500HP感應(yīng)電動機(jī)，額定4000V或更小。接地電流測量針對長度為30、250和1300英尺的三相防護(hù)電纜進(jìn)行。在VFD的輸出端以及在電動機(jī)連續(xù)測量接地電流。VFD以lkHz轉(zhuǎn)換，電動機(jī)速度保持在百分之30。不在沒有絕緣板P175、DC總線的中性點N與地斷開并浮置的情況下對DC總線的中性點N進(jìn)行控制測量，如圖3B所示。如我們所認(rèn)為的及以上所述的，從地斷開中心點N使得反相電橋的晶體管只由薄絕緣體124保護(hù)，這引起了由串?dāng)_導(dǎo)致的元件故障。1.5uF的電容器從中性點N串聯(lián)連接至地，并與C,B并聯(lián)，用作非常高阻抗的通路，提供多于開路的保護(hù)。1.5uF的電容器為中性點至地提供了高阻抗通路，而不犧牲反相電橋。表l概括在沒有絕緣板P175的情況下獲得的控制數(shù)據(jù)。表1至3中的電流值是腹So表(1)對30、250和1300英尺電纜的接地電流測量沒夯氮化硼板值(安培)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表2概括了使用本發(fā)明的實施例的所獲得的實驗數(shù)據(jù)。測試條件與上述控制條件相同，帶有以下測試修改。絕緣板P175安裝在散熱板126和冷卻板130之間(如圖2B和6所示)。DC總線的中性點N與地斷開并浮置。在本示例性測試實施例中，絕緣板P是氮化硼制成的陶瓷。圖4是表2中概括的測試條件的示意表示。表(2)對30、250和1300英尺電纜的接地電流測量值(安培)貞,氮化硼板<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>附加的實驗數(shù)據(jù)針對根據(jù)另一個示例性實施例的系統(tǒng)而做出，所述系統(tǒng)包括共模濾波器(CMF150)，在圖5中作為示例示出。CMF150、變壓器和鎮(zhèn)流電阻器跨接安裝在連接VFD輸出與電動機(jī)的三相電纜上。下表3中的數(shù)據(jù)由運行在滿速度的百分之50的500HP感應(yīng)電動機(jī)獲得。所有其他的測試條件與獲得概括在表2中的測試數(shù)據(jù)所采用的條件相同。VFD以lkHz頻率轉(zhuǎn)換。在VFD的輸出端以及在電動機(jī)處測量接地電流。同上，所示的電流值是RMS。表(3)對250英尺電纜的接地電流測量值(安培)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從以上表3中的數(shù)據(jù)可以看出，根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例安裝了氮化硼陶瓷板和CMF，接地泄漏電流降低至可以忽略的量50mA。氮化硼板在示例性實施例中用于上述實驗數(shù)據(jù)的獲取，也可以使用具有根據(jù)本發(fā)明所描述的所需介電和熱特性的其他氧化或氮化材料或其他絕緣物質(zhì)。例如，可以使用具有所需介電特性和很好的熱傳導(dǎo)的合成鉆石板。如圖2B所示，絕緣板175的安裝也提供了本發(fā)明的另一個目的，即實現(xiàn)在構(gòu)造具有接地的DC總線中性點的可靠的VFD系統(tǒng)中使用額定小于滿DC總線電位一半的晶體管。例如，對于額定大于4160V的電動機(jī)，提供大于4160V(例如6.9kV)輸出的VFD是有利的。已有額定11.5kV的DC總線可以用于VFD并足以提供6.9kV的VFD輸出?？捎糜跇?gòu)造反相電橋的晶體管在5,100V的額定值處可用。甚至當(dāng)DC總線的中性點接地時，晶體管絕緣(圖2A中的元件124)擊穿電壓(5100V)低于DC總線滿電位11.5kV的一半。如圖2B所示，安裝上述具有足夠的介電強(qiáng)度的絕緣板P175，增大了反相電橋晶體管的有效絕緣，類似于Cm和Cp串聯(lián)的效果與單獨C舊的效果對比。增大的絕緣改進(jìn)了元件的壽命和系統(tǒng)可靠性。因此，安裝絕緣板P175使多個晶體管能夠串聯(lián)連接(例如圖1和5中S1-S12所示)，并由公共冷卻板130(例如圖2B中所示)進(jìn)行冷卻，以在使用現(xiàn)有的額定低于滿DC總線電壓的一半的晶體管的低成本下實現(xiàn)更高輸出電壓的VFD系統(tǒng)，同時保持單個接地冷卻板的益處。圖6示出了安裝裝置的示例性實施例，所述安裝裝置實現(xiàn)了VFD功率半導(dǎo)體模塊50和接地的冷卻板130之間的電絕緣和熱傳導(dǎo)，保護(hù)了VFD功率半導(dǎo)體模塊對絕緣板175的安全以及保護(hù)了絕緣板對接地的冷卻板130的安全。VFD功率半導(dǎo)體模塊50(也如圖2A和2B所示)安全地安裝在絕緣板175上，絕緣板175通過L形鋼支架180安全地安裝在接地的冷卻板130上。支架180—端直接扣住冷卻板130，另一端經(jīng)由固定螺絲182和陶瓷球184保護(hù)VFD功率半導(dǎo)體模塊。圖6僅示出了用于VFD功率半導(dǎo)體模塊和絕緣板對冷卻板的安全的許多可能的裝置中的一種示例性實施例。支架可由具有足以支持晶體管模塊規(guī)定所要求的夾持力的強(qiáng)度的任何材料制成。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到在允許絕緣板的電絕緣和熱傳導(dǎo)能力的同時各種物理地保護(hù)VFD功率半導(dǎo)體模塊對絕緣板的安全以及絕緣板對冷卻板的安全的方式。概括而言，在許多應(yīng)用環(huán)境中，出于多種原因，降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流是有利的。安裝在VFD功率半導(dǎo)體模塊和接地的冷卻板之間的具有高介電強(qiáng)度、低介電常數(shù)和高導(dǎo)熱性的電絕緣板是降低系統(tǒng)電容從而降低由VFD的高頻電壓偏移引起的接地泄漏電流的有效裝置。上述絕緣板的安裝通過增大VFD功率半導(dǎo)體模塊和地之間的絕緣，保護(hù)反相電橋的晶體管免受絕緣擊穿。此處，本發(fā)明根據(jù)示例性實施例進(jìn)行具體說明和描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，各種形式或細(xì)節(jié)的改變不背離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。權(quán)利要求1.一種降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，包括浮置VFD的DC總線上的中性點，以及在VFD功率半導(dǎo)體模塊和冷卻板之間放置具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板。2.如權(quán)利要求1所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，還包括將電纜的第一端與VFD的相應(yīng)輸出端連接，以及將電纜的第二端與要由VFD驅(qū)動的設(shè)備連接。3.如權(quán)利要求2所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，還包括對與VFD的相應(yīng)輸出端連接的電纜應(yīng)用共模濾波器。4.如權(quán)利要求2所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，其中接地泄漏電流被降低至小于1.5安培。5.如權(quán)利要求3所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，其中接地泄漏電流被降低至小于1安培。6.如權(quán)利要求4所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，其中接地泄漏電流被降低至小于1.5安培，其中盡管存在由電纜與VFD的輸出端連接造成的對地電容，也能實現(xiàn)將接地泄漏電流降^;至小于1.5安培。7.如權(quán)利要求4所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，還包括使用VFD的輸出電壓驅(qū)動電動機(jī)，其中接地泄漏電流被降低至小于1.5安培，其中盡管存在電動機(jī)電容，也能實現(xiàn)將接地泄漏電流降低至小于1.5安培。8.如權(quán)利要求5所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，其中，接地泄漏電流被降低至小于1安培，其中盡管存在由電纜與VFD的輸出端連接造成的對地電容，也能實現(xiàn)將接地泄漏電流降低至小于1安培。9.如權(quán)利要求5所述的降低VFD系統(tǒng)中的接地泄漏電流的方法，還包括使用VFD的輸出電壓驅(qū)動電動機(jī)，其中接地泄漏電流被降低至小于1安培，其中盡管存在電動機(jī)電容，也能實現(xiàn)將接地泄漏電流降低至小于1安培。10.—種降低中間電壓VFD系統(tǒng)中接地泄漏電流的方法，包括浮置中性點在VFD的DC總線，以及在VFD功率半導(dǎo)體模塊和冷卻板之間放置具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板，其中，接地泄漏電流被降低至小于1.5安培。11.一種具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，包括具有浮置中性點的DC總線；VFD功率半導(dǎo)體模塊的反相電橋，與DC總線電連接；具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板；以及冷卻板，其中將VFD功率半導(dǎo)體模塊安裝在具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板上；其中，將絕緣板安裝在冷卻板上；以及將冷卻板接地。12.如權(quán)利要求11所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，還包括-與VFD的相應(yīng)輸出端連接的電纜的第一端、應(yīng)用于電纜并對VFD的輸出進(jìn)行濾波的共模濾波器、以及與要由VFD驅(qū)動的設(shè)備連接的電纜的第二端。13.如權(quán)利要求12所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中接地泄漏電流被降低至小于1安培。14.如權(quán)利要求11所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中接地泄漏電流被降低至小于1.5安培。15.如權(quán)利要求13所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中，與VFD的輸出端連接的電纜超過30英尺。16.如權(quán)利要求12所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中，VFD輸出端的輸出電壓大于690伏。17.如權(quán)利要求11所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中，絕緣板是陶瓷材料。18.如權(quán)利要求11所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中，絕緣板由氮化硼制成。19.如權(quán)利要求11所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，其中，在VFD功率半導(dǎo)體模塊和冷卻板之間跨越電絕緣板上形成電容，在VFD功率半導(dǎo)體模塊和冷卻板之間的所述電容小于反相電橋晶體管內(nèi)部對地電容，降低了VFD系統(tǒng)總的對地電容。20.如權(quán)利要求11所述的具有低接地泄漏電流的中間電壓VFD系統(tǒng)，還包括至少一個安裝設(shè)備，所述安裝設(shè)備實現(xiàn)了VFD功率半導(dǎo)體模塊和接地的冷卻板之間的電絕緣和熱傳導(dǎo)，保護(hù)了VFD功率半導(dǎo)體模塊對絕緣板的安全以及保護(hù)了絕緣板對接地的冷卻板的安全。21.—種中間電壓VFD系統(tǒng)，包括具有接地中性點的DC總線；VFD功率半導(dǎo)體模塊，其中反相電橋的晶體管模塊串聯(lián)連接，所述反相電橋與DC總線電連接，晶體管模塊的絕緣額定值小于完全最大DC總線額定電壓的一半；具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板；以及接地的冷卻板，其中將VFD功率半導(dǎo)體模塊安裝在具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板上；其中，將絕緣板安裝在接地冷卻板上；以及增大了VFD系統(tǒng)的有效對地絕緣能力。全文摘要隨著可變頻率驅(qū)動(VFD)(50)應(yīng)用持續(xù)增長，提供滿足應(yīng)用的特定要求的VFD(50)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)也持續(xù)增長。出于多種原因，包括安全標(biāo)準(zhǔn)和電磁干擾，降低接地泄漏電流是有利的。出于經(jīng)濟(jì)原因，使用額定于低于VFD輸出電壓的晶體管構(gòu)造高輸出電壓VFD(50)是有利的。此處所描述的裝置和方法滿足了這些和其他挑戰(zhàn)的要求，部分通過在VFD功率半導(dǎo)體模塊的散熱板和接地的冷卻板(80TE)之間放置具有高導(dǎo)熱性、低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度的電絕緣板(cp176)來實現(xiàn)。所述板的安裝所帶來的有益效果包括在高頻電壓步驟降低由系統(tǒng)對地電容感應(yīng)出的接地泄漏電流，以及增大參與針對給定的晶體管額定值的高可靠性VFD(50)電壓輸出的VFD(50)的晶體管模塊的有效介電強(qiáng)度。文檔編號H01H31/12GK101351861SQ200580052442公開日2009年1月21日申請日期2005年12月30日優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日發(fā)明者杰拉多爾·諾吉馬申請人:Smc電氣產(chǎn)品有限公司