具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種三相功率變換器，尤指連接至三相三線低頻交流電源或負(fù)載的一種具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在三相的AC-DC、DC_AC、UPS、風(fēng)能及太陽(yáng)能等系統(tǒng)中，通常需要一個(gè)三相功率變換器。圖1所示為基本的三相功率變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該三相功率變換器I’主要包括:一功率變換單元11’、一濾波電感組12’、一濾波電容組13’、以及一電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)14’ ；其中，功率變換單元11’作為交流端的三個(gè)橋臂中點(diǎn)(A’、B’和C’)是分別耦接在濾波電感組12’的三個(gè)濾波電感(LF1’、LF2’和Lf3’ );并且，該三個(gè)濾波電感(LF1’、LF2’和Lf3’ )又分別耦接至該濾波電容組13’的三個(gè)濾波電容Cx’ ；其中，該三個(gè)濾波電容Cx’為星形連接，且該三個(gè)濾波電容Cx’的一端是耦接至外部電網(wǎng)2’的三個(gè)相端子(Ua’、Ub’和Uc’)，另一端則彼此相連以構(gòu)成一中性點(diǎn)N’。進(jìn)一步地,還可以將電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(Line ImpedanceStabilizat1n Network, LISN) 14’f禹接在該電網(wǎng)2’與該濾波電容組13’之間,用以作為該三相功率變換器I’進(jìn)行傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)試時(shí)的輔助設(shè)備。此外，如圖1所示，功率變換單元11’的輸出端是由直流濾波電容CB(I’、CB1 ’和Cb2’分別形成三個(gè)直流端0’、P’和Q’，其中直流端O’為直流母線中點(diǎn)O’，為直流濾波電容Cbi’和Cb2’的共享端。
[0003]于所述的三相功率變換器I’之中，假設(shè)Cc/為連接有直流濾波電容(V、CB1’和Cb2’的直流母線與接地端GND’之間的分布電容，則C1/、Cib’和C1。’分別為功率變換單元11’之中的每一個(gè)橋臂中點(diǎn)(A’、B’和C’ )對(duì)地GND’的分布電容。如此,當(dāng)功率變換單元11’進(jìn)行電位跳變時(shí)，分布電容C1A’、C1B’和C1J會(huì)產(chǎn)生位移電流，且此位移電流會(huì)進(jìn)一步地流入接地端GND’，因而形成共模噪音(共模電流)。繼續(xù)地參考圖2所示的三相功率變換器的抑制共模噪音的解決方案。圖2所示的三相功率變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)式通過(guò)將一個(gè)無(wú)源共模濾波器15’耦接在圖1所示的電網(wǎng)2’與三相功率變換器I’的濾波電容組13’之間；其中，無(wú)源共模濾波器15’包括多個(gè)共模電感La/所構(gòu)成的一個(gè)共模電感組151’以及由彼此星形連接的三個(gè)濾波電容C/形成的一個(gè)濾波電容組152’。
[0004]雖然圖2所示的解決方案的確可以解決產(chǎn)生于圖1的三相功率變換器I’之中的共模噪音，但是，由于共模電感L。/的體積大、成本高，導(dǎo)致該共模電感組151’設(shè)計(jì)與整合上的困難。如圖3的電壓頻譜圖所示，其中，曲線I為圖1所示的三相功率變換器I’的電壓頻譜圖，且曲線2為圖2所示的三相功率變換器的電壓頻譜圖。由圖3的電壓頻譜圖，可以發(fā)現(xiàn)即使將無(wú)源共模濾波器15’耦接至的電網(wǎng)2’與三相功率變換器I’的濾波電容組13’之間，在功率變換器的諧振頻率&處，仍然存在著很大的噪音，顯示無(wú)源共模濾波器15’對(duì)于該三相功率變換器I’的噪音抑制效果不佳。
[0005]綜合上述對(duì)于現(xiàn)行的各種三相功率變換器的共模噪音解決方案的了解，可以得知現(xiàn)行的各種共模噪音解決方案皆具有些許的缺點(diǎn)與不足；有鑒于此，本案的發(fā)明人極力加以研究發(fā)明，而終于研發(fā)完成本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置，其主要以三組主繞組電感與三組輔助繞組電感構(gòu)成一個(gè)濾波電感單元，使得該功率變換裝置內(nèi)部的主要功率變換單元可以通過(guò)該三組主繞組電感而耦接至外部的電氣裝置的三個(gè)相端子；同時(shí)，更利用該三組輔助繞組電感配合例如補(bǔ)償電容的一個(gè)補(bǔ)償單元以構(gòu)成一組補(bǔ)償線路，使得工程人員可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)闹骼@組電感和輔助繞組電感的匝數(shù)比，而輕易地對(duì)于功率變換器的諧振頻率處的共模噪音，起到明顯有效的抑制效果O
[0007]因此，為了達(dá)成本發(fā)明的目的，本申請(qǐng)的發(fā)明人提出了一種具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置，其包括:
[0008]一接地端；
[0009]一功率變換單元，具有一第一直流端子、一第二直流端子、一第一交流端子、一第二交流端子、與一第三交流端子；其中，該第一直流端子與該第二直流端子是耦接至外部的一第一電氣裝置;
[0010]一直流母線電容單元，耦接在該第一直流端子與該第二直流端子之間；
[0011]—濾波電容單兀，包括一第一濾波電容、一第二濾波電容與一第三濾波電容，其中，所述第一濾波電容、所述第二濾波電容與所述第三濾波電容各自的一端是分別耦接至外部的一第二電氣裝置的一第一相端子、一第二相端子與一第三相端子，所述第一濾波電容、所述第二濾波電容與所述第三濾波電容各自的另一端是彼此連接成一公共端；以及
[0012]一濾波電感單元，包括:一第一主繞組電感，具有一第一主繞組低頻端與一第一主繞組高頻端，其中，所述第一主繞組低頻端是耦接至所述第一相端子與所述第三濾波電容，所述第一主繞組高頻端則耦接至所述第一交流端子；一第一輔助繞組電感，與該第一主繞組電感耦合，并具有一第一輔助繞組低頻端與一第一輔助繞組高頻端，其中，所述第一輔助繞組低頻端是耦接至該公共端；一第二主繞組電感，具有一第二主繞組低頻端與一第二主繞組高頻端，其中，所述第二主繞組低頻端是耦接至該第二相端子與該第二濾波電容，所述第二主繞組高頻端則耦接至該第二交流端子；一第二輔助繞組電感，與該第二主繞組電感耦合，具有一第二輔助繞組低頻端與一第二輔助繞組高頻端，其中，所述第二輔助繞組低頻端是耦接至所述第一輔助繞組高頻端；一第三主繞組電感，具有一第三主繞組低頻端與一第三主繞組高頻端，其中，所述第二主繞組低頻端是耦接該第三相端子該第一濾波電容，所述第三主繞組高頻端則耦接至該第三交流端子；以及一第三輔助繞組電感，與所述第三主繞組電感耦合，并具有一第三輔助繞組低頻端與一第三輔助繞組高頻端，其中，所述第三輔助繞組低頻端是耦接至所述第二輔助繞組高頻端，且所述第三輔助繞組高頻端是耦接至該接地端。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，更包括一補(bǔ)償單元，所述補(bǔ)償單元的一端耦接在該第三輔助繞組高頻端，另一端則耦接在該接地端。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述補(bǔ)償單元是選自于下列群組的任一者:補(bǔ)償電容、補(bǔ)償電感、補(bǔ)償電阻、上述任兩者的串聯(lián)組合、上述三者的串聯(lián)組合。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述補(bǔ)償單元由一補(bǔ)償電感與一補(bǔ)償電容串聯(lián)組成，并且該補(bǔ)償電感的感量Lcomp符合下列的計(jì)算公式:Lcomp < 2(M-3L’ );其中，M為所述濾波電感單元內(nèi)部的三個(gè)主繞組電感與三個(gè)輔助繞組電感的互感量，且L’為該濾波電感單元內(nèi)部的三個(gè)輔助繞組電感的電感量。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述的補(bǔ)償電感的感量Lcomp符合下列的計(jì)算公式:L_P=M-3L’。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述第一主繞組電感與所述第一輔助繞組電感的匝數(shù)比、所述第二主繞組電感與所述第二輔助繞組電感的匝數(shù)比、以及所述第三主繞組電感與所述第三輔助繞組電感的匝數(shù)比，都是介于3:1.3與3:0.7之間。并且，較佳地，所述第一主繞組電感與所述第一輔助繞組電感的匝數(shù)t匕、所述第二主繞組電感與所述第二輔助繞組電感的匝數(shù)比、以及所述第三主繞組電感與所述第三輔助繞組電感的匝數(shù)比都是3:1。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述功率變換單元為一兩電平功率變換器、三電平功率變換器或其它的多電平功率變換器。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述第一直流端子與所述第二直流端子是耦接至一第一電氣裝置，其中，所述第一電氣裝置為電容、交流到直流整流單元、直流到交流整流單元、與電池。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置還包括一第二功率變換單元，是耦接在所述第一直流端子及所述第二直流端子之間。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述第二功率變換單元為一交流到直流的整流單元或一直流到交流逆變單元。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述第一相端子、所述第二相端子和所述第三相端子耦接至一第二電氣裝置，其中，所述的第二電氣裝置為電網(wǎng)或馬達(dá)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置更包括一電磁干擾濾波器，且所述的電磁干擾濾波器耦接在該濾波電容單元與該第一相端子、該第二相端子和該第三相端子之間。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的具有抑制共模噪音功能的功率變換裝置的一具體實(shí)施例，所述的電磁干擾濾波器為一組差模濾波器，其包括:一第一電磁干擾濾波電感，其一端是稱接在該第一相端子，且其另一端是稱接在該第一濾波電容；一第二電磁干擾濾波電感，其一端是I禹接在該第二相端子，且其另一端是稱接在該第二濾波電容；一第三電磁干擾濾波電感，其一端是耦接在該第三相端子，且其另一端是耦接在該第三濾波電容；一第一電磁干擾濾波電容，其一端是耦接在該第一電磁干擾濾波電感，且其另一端是耦接在該第二電磁干擾濾波電感；一第二電磁干擾濾波電容，其一端是耦接在該第二電磁干擾濾波電感，且其另一端是耦接在該第三電磁干擾濾波電感；以及一第三電磁干