CN113346736B - 一种逆变电路及变频空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种逆变电路及变频空调器，包括：电源，作为直流电源，输出直流电；LISN检测电路，连接在电源上，且与电源地线连接，用于检测电源线上的干扰信息，同时隔离电网干扰；IPM模块逆变电路，并联设置在所述LISN检测电路上，所述IPM模块逆变电路输出的交流电用于驱动压缩机负载运行，所述IPM模块逆变电路的第一端与电源的正极连接，所述IPM模块逆变电路的第二端与电源的负极连接，所述IPM模块逆变电路的用于将电源输出的直流电逆变输出为三相交流电；低阻抗通路，包括输出端子电容，所述低阻抗通路连接三相交流电与功率地，用于与三相绕组组成EMC干扰传到路径，以降低EMC干扰。

Description

一种逆变电路及变频空调器
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种逆变电路及变频空调器。
背景技术
如今变频空调外机控制器、电机驱动逆变电路高频大电流交变电路，在正常工作时会产生大量噪声干扰，随着电磁兼容要求的不断提高，变频空调EMC问题已经成为各大厂家的痛点。EMC是指对电子产品在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定。主要分为差模干扰和共模干扰两大类，主要通过传导和辐射对外部造成影响。其中控制器内置的无刷直流电机由于控制器上有高频开关器件功率模块，开关器件动作造成的电压和电流周期性的突变是产生骚扰的根源，主要为共模干扰且通过传导和辐射对外界产生高频干扰。整机装机后由于端盖的屏蔽作用，辐射骚扰大大降低。但是地线传导骚扰远远没有达到要求。传导骚扰未得到改善的电机会对其他电子器件、用电设备，甚至对电网产生巨大影响。
现有技术中EMC优化方案大多数止步于整机层面阶段，比如电源线上增加磁环等，不能有效改善电机整体的EMC。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种逆变电路及变频空调器，以解决现有技术中逆变电路的EMC优化方案不能有效改善电机整体EMC的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种逆变电路，包括：
电源，作为直流电源，输出直流电；
LISN检测电路，连接在电源上，且与电源地线连接，用于检测电源线上的干扰信息，同时隔离电网干扰；
IPM模块逆变电路，并联设置在所述LISN检测电路上，所述IPM模块逆变电路输出的交流电用于驱动压缩机负载运行，所述IPM模块逆变电路的第一端与电源的正极连接，所述IPM模块逆变电路的第二端与电源的负极连接，所述IPM模块逆变电路用于将电源输出的直流电逆变输出为三相交流电；
低阻抗通路，包括输出端子电容，所述低阻抗通路连接三相交流电与功率地，用于与三相绕组组成EMC干扰传到路径，以降低EMC干扰。
进一步的，所述低阻抗通路包括输出端子电容C41、C42和C43，3个输出端子电容分别连接在三相交流电的一相绕组上，3个输出端子电容的另一端连接功率地，所述输出端子电容为流向压缩机连接线的共模噪声电流提供一个低阻的通路。
进一步的，所述低阻抗通路还包括有低电阻Rs和电容Cds，所述电容Cds作为滤波Y电容，所述低电阻Rs为耗能电阻，所述低电阻Rs和电容Cds串联后与功率地连接。电容在充电过程中近似等价短路，所以串接电容与低阻值电阻相较与前级滤波器高频插入阻抗相当于低阻通路，使高频干扰噪声电流流回干扰源，从而减少流向LISN的共模电流。低电阻Rs起到耗能的作用，防止PFC电路与IPM模块逆变电路的共模电流从Cds电容冲击IPM模块。
进一步的，在印制电路板布局中，所述滤波Y电容比所述耗能电阻更靠近IPM模块逆变电路直流输入端。
进一步的，所述LISN检测电路为由电感、电阻和电容组成的等效阻抗电路，所述电感和电容用于阻止旁路上的外部噪声，电阻为电容提供静电放电通路，同时所述LISN检测电路还用于滤除由电网进入逆变电路之前的各种干扰信号。防止逆变电路产生高频扰窜，或对其他设备和应用环境造成干扰。
进一步的，所述LISN检测电路包括两个并联的支路，电容C1、电容C2、电阻R1及电阻R2串联形成一个支路，电容C3、电容C4、电阻R3及电阻R4串联形成另一个支路，两个支路均与地线大地相连。
进一步的，所述LISN检测电路还包括两个电感器，且两个电感器均位于两个支路之间，且两个电感器与直流电源串联。
进一步的，所述IPM模块逆变电路为三相全桥逆变电路，所述IPM模块逆变电路由6个晶体管组成电压电源型三相全桥逆变电路，所述晶体管为绝缘栅双极型晶体管。
进一步的，还包括电容器C7，所述电容器C7与所述LISN检测电路和所述IPM模块逆变电路并联，且所述电容器C7设置在所述LISN检测电路和所述IPM模块逆变电路之间，所述电容器C7用于对电源输出的直流电进行进一步滤波。
进一步的，压缩机机壳与地线相连，高频共模干扰噪声通过压缩机地线传输到电源线地线上被所述LISN检测电路检测到。
相对于现有技术，本发明所述的逆变电路具有以下优势：
在不改变空调变频控制器电路基本架构的前提下，通过X电容，构建逆变输出端子与功率地间的低阻抗通路，将IPM模块高频开关产生的共模噪声电流传导至功率地，再通过功率地上的RC滤波电路传回IPM模块干扰源，使其不会从压缩机地线传出到电源地线上，从而降低控制器传出的共模噪声干扰，增大EMC测试裕量。从控制器层面解决EMC问题，改动点较小，作用显著。
本发明还提供了一种变频空调器，包括以上所述的逆变电路。
所述变频空调器与上述逆变电路相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为增加输出端子电容之前的逆变电路结构示意图；
图2为本发明实施例所述的增加输出端子电容后的逆变电路结构示意图。
附图说明：
1-电源，2-LISN检测电路，3-IPM模块逆变电路，4-低阻抗通路，5-电源地线，6-功率地
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，现有技术中的逆变电路包括电源、LISN检测电路、电容器C7以及IPM模块逆变电路，电源作为直流电源，用于输出直流电；LISN检测电路连接在电源上，且与电源地线连接，用于电源线上的干扰信息，同时隔离电网干扰；电容器C7并联在LISN检测电路上，用于对电源输出的直流电进行进一步滤波；IPM模块逆变电路并联设置在电容器C7上，逆变电路输出的交流电用于驱动压缩机负载运行，逆变电路的第一端与电源的正极连接，第二端与电源的负极连接，用于将电源输出的直流电逆变为三相交流电；IPM模块逆变电路输出的三相交流电与压缩机负载连接，同时压缩机外壳接地。当IPM模块逆变电路工作时，开关器件高频通断产生的高频共模干扰噪声，会通过输出压缩机连接线传递到压缩机上，由于考虑安全问题，压缩机机壳与地线大地相连，高频共模干扰噪声通过压缩机地线传输到电源线地线上被LISN检测到，如图1中虚线箭头，使EMC超标。
为解决上述问题，如图2所示，本实施例提供了一种逆变电路，包括
电源1，作为直流电源，输出直流电；
LISN检测电路2，连接在电源上，且与电源地线5连接，用于检测电源线上的干扰信息，同时隔离电网干扰；
IPM模块逆变电路3，并联设置在LISN检测电路上，IPM模块逆变电路输出的交流电用于驱动压缩机负载运行，逆变电路的第一端与电源的正极连接，第二端与电源的负极连接，用于将电源输出的直流电逆变为三相交流电；
低阻抗通路4，包括输出端子电容，连接三相交流电与功率地6，用于与三相绕组组成EMC干扰传到路径，以降低EMC干扰。
本实施例在逆变电路输出端对功率地增加输出端子电容形成滤波电路，为流向压缩机连接线的共模噪声电流提供一个低阻的通路，在不改变空调变频控制器电路基本架构的前提下，通过X电容，构建逆变输出端子与功率地间的低阻抗通路，将IPM模块高频开关产生的共模噪声电流传导至功率地，再通过功率地上的RC滤波电路传回IPM模块干扰源，使其不会从压缩机地线传出到电源地线上，为逆变电路后级的高频共模噪声电流进行EMC优化，从而降低控制器传出的共模噪声干扰，增大EMC测试裕量。从控制器层面解决EMC问题，改动点较小，作用显著。
在本发明的实施方式中，低阻抗通路包括输出端子电容C41、C42和C43，3个输出端子电容分别连接在三相交流电的一相绕组上，3个输出端子电容的另一端连接功率地。输出端子电容为流向压缩机连接线的共模噪声电流提供一个低阻的通路。
进一步的，低阻抗通路还包括有低电阻Rs和电容Cds，电容Cds作为滤波Y电容，低电阻Rs为耗能电阻，低电阻Rs和电容Cds串联后与功率地连接。电容在充电过程中近似等价短路，所以串接电容与低阻值电阻相较与前级滤波器高频插入阻抗相当于低阻通路，使高频干扰噪声电流流回干扰源，从而减少流向LISN的共模电流。低电阻Rs起到耗能的作用，防止PFC电路与IPM模块逆变电路的共模电流从Cds电容冲击IPM模块。
进一步的，在PCB布局中滤波Y电容位置较于耗能电阻Rs需更靠近IPM模块逆变电路直流输入端。
在本发明的实施方式中，LISN检测电路为由电感、电阻和电容组成的等效阻抗电路，所述电感和电容用于阻止旁路上的外部噪声，避免噪声流入测量仪器而干扰测量数据，电感用于阻隔外部噪声，电阻为电容提供静电放电通路；同时LISN检测电路还用于滤除由电网进入逆变电路之前的各种干扰信号，防止逆变电路产生高频扰窜，或对其他设备和应用环境造成干扰。
进一步的，LISN检测电路包括两个并联的支路，具体地，电容C1、电容C2、电阻R1及电阻R2串联形成一个支路，电容C3、电容C4、电阻R3及电阻R4串联形成另一个支路，两个支路均与地线大地相连。
LISN检测电路还包括两个电感器，两个电感器与直流电源串联，且两个电感器分别位于两个支路的两端之间。
在本发明的实施方式中，IPM模块逆变电路为三相全桥逆变电路，具体的，IPM模块逆变电路由6个晶体管组成电压电源型三相全桥逆变电路，所述晶体管为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
进一步的，三极管V1、V3、V5和二极管VD1、VD3和VD5为IPM模块逆变电路的上桥，三极管V2、V4、V6和二极管VD2、VD4和VD6为IPM模块逆变电路的下桥，六个晶体管连接电机作为控制流经电机线圈的开关。通过提供PWM(脉冲宽度调制)决定晶体管开关频度及换相的时机。
在本发明的实施方式中，压缩机机壳与地线相连，高频共模干扰噪声通过压缩机地线传输到电源线地线上被LISN检测电路检测到。
在本发明的实施方式中，逆变电路还包括电容器C7，电容器C7与LISN检测电路和IPM模块逆变电路并联，且电容器C7设置在LISN检测电路和IPM模块逆变电路之间，电容器C7用于对电源输出的直流电进行进一步滤波。
进一步的，电容器C7的电容值可根据实际需求进行选择，选择不同容值的电容对逆变电路的EMC的改善效果也会不同。
作为本发明实施例的一部分，还提供了一种变频空调器，该变频空调器使用上述所述的逆变电路，由此变频空调器具有与上述逆变电路相同的技术效果。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种逆变电路，其特征在于，包括：
电源，作为直流电源，输出直流电；
LISN检测电路，连接在电源上，且与电源地线连接，用于检测电源地线上的干扰信息，同时隔离电网干扰；
IPM模块逆变电路，并联设置在所述LISN检测电路上，所述IPM模块逆变电路输出的交流电用于驱动压缩机负载运行，所述IPM模块逆变电路的第一端与电源的正极连接，所述IPM模块逆变电路的第二端与电源的负极连接，所述IPM模块逆变电路用于将电源输出的直流电逆变输出为三相交流电；
低阻抗通路，包括输出端子电容，所述输出端子电容的两端分别连接三相交流电与功率地，用于与三相绕组组成EMC干扰传导路径，以降低EMC干扰，所述低阻抗通路还包括低电阻Rs和电容Cds，所述电容Cds作为滤波Y电容，所述低电阻Rs为耗能电阻，低电阻Rs和电容Cds构成串联支路，串联支路的一端与IPM模块逆变电路的第二端连接，串联支路的另一端与功率地连接，低电阻Rs和电容Cds连接在功率地靠近IPM模块逆变电路直流输入端的一侧，输出端子电容连接在功率地靠近IPM模块逆变电路直流输出端的一侧，输出端子电容通过功率地与低电阻Rs和电容Cds形成闭合回路，低电阻Rs和电容Cds将来自输出端子电容和功率地的干扰传输至IPM模块逆变电路直流输入端，在PCB布局中电容Cds位置较耗能电阻更靠近IPM模块逆变电路直流输入端。
2.根据权利要求1所述的逆变电路，其特征在于，所述输出端子电容包括输出端子电容C41、C42和C43，3个输出端子电容的一端分别连接在三相交流电的一相绕组上，3个输出端子电容的另一端均连接功率地，所述输出端子电容为流向压缩机连接线的共模噪声电流提供一个低阻的通路。
3.根据权利要求1所述的逆变电路，其特征在于，所述LISN检测电路为由电感、电阻和电容组成的等效阻抗电路，所述电感和电容用于阻止旁路上的外部噪声，电阻为电容提供静电放电通路，同时所述LISN检测电路还用于滤除由电网进入逆变电路之前的各种干扰信号。
4.根据权利要求3所述的逆变电路，其特征在于，所述LISN检测电路包括两个并联的支路，电容C1、电阻R1、电阻R2以及电容C2依次串联形成一个支路，电容C3、电阻R3、电阻R4以及电容C4依次串联形成另一个支路，电阻R1和电阻R2的串联连接点和电阻R3和电阻R4的串联连接点均与电源地线相连。
5.根据权利要求4所述的逆变电路，其特征在于，所述LISN检测电路的两个并联的支路的一端连接电源正极，两个并联的支路的另一端连接电源负极，所述LISN检测电路还包括两个电感器，且两个电感器均位于两个支路之间，一个电感器串联于两个并联支路的一端之间，另一个电感器串联于两个并联支路的另一端之间。
6.根据权利要求1所述的逆变电路，其特征在于，所述IPM模块逆变电路为三相全桥逆变电路，所述IPM模块逆变电路由6个晶体管组成电压电源型三相全桥逆变电路，所述晶体管为绝缘栅双极型晶体管。
7.根据权利要求1所述的逆变电路，其特征在于，还包括电容器C7，所述电容器C7与所述LISN检测电路和所述IPM模块逆变电路并联，且所述电容器C7设置在所述LISN检测电路和所述IPM模块逆变电路之间，所述电容器C7用于对电源输出的直流电进行进一步滤波。
8.根据权利要求1所述的逆变电路，其特征在于，压缩机机壳与电源地线相连，高频共模干扰噪声通过压缩机地线传输到电源地线上被所述LISN检测电路检测到。
9.一种变频空调器，其特征在于，使用权利要求1至8中任意一项所述的逆变电路。
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