CN115549452A - 一种共模电流抑制电路和pwm变换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种共模电流抑制电路和PWM变换器，包括：一体化电抗、变流单元和直流滤波单元，交流电经一体化电抗与变流单元相连，变流单元与直流滤波单元相连，由变流单元输出的直流电经直流滤波单元后接入直流侧；所述一体化电抗包括共模电抗和差模电抗，交流输入与差模电抗相连，所述差模电抗中间抽头与第一交流滤波电容相连组成差模滤波器，所述差模滤波器用于电流谐波抑制；所述共模电抗包括电抗器副铁芯和共模绕组，所述电抗器副铁芯相邻差模电抗设置，所述共模绕组缠绕在电抗器副铁芯上，所述共模绕组的一端与第一交流滤波电容相连，另一端与直流滤波单元相连，组成共模电流混合滤波器，所述共模电流混合滤波器用于抑制共模电流。

Description

一种共模电流抑制电路和PWM变换器

技术领域

本发明涉及电力电子PWM变换器技术领域，具体而言，涉及一种共模电流抑制电路和PWM变换器。

背景技术

共模电流是电力电子PWM变换器的固有问题，并且随着大容量高密度电力电子装备的广泛应用，共模电流产生的电磁干扰的问题变得更加严重。抑制电力电子变换器共模电流的常规方法是通过EMI滤波器阻隔共模电流的传导，这种方法虽然能够有效降低电磁干扰，却增加了系统的体积和重量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中电力电子PWM变换器中存在共模电流，共模电流产生的电磁干扰影响变换器的正常使用，现有抑制共模电流方法增加了系统的体积和重量的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种共模电流抑制电路。

本发明第二方面提供了一种PWM变换器。

本发明提供了一种共模电流抑制电路，包括：一体化电抗、变流单元和直流滤波单元，交流电经一体化电抗与变流单元相连，变流单元与直流滤波单元相连，由变流单元输出的直流电经直流滤波单元后接入直流侧；

所述一体化电抗包括共模电抗和差模电抗，交流输入与差模电抗相连，所述差模电抗中间抽头与第一交流滤波电容相连组成差模滤波器，所述差模滤波器用于电流谐波抑制；所述共模电抗包括电抗器副铁芯和共模绕组，所述电抗器副铁芯相邻差模电抗设置，所述共模绕组缠绕在电抗器副铁芯上，所述共模绕组的一端与第一交流滤波电容相连，另一端与直流滤波单元相连，组成共模电流混合滤波器，所述共模电流混合滤波器用于抑制共模电流。

本发明提出的一种共模电流抑制电路，变流单元用于交流到直流的变换，交流侧为三相交流电，ABC三相与一体化电抗的一端相连，一体化电抗与变流单元的输入端相连，变流单元的输出端与直流滤波单元相连，直流滤波单元的输出端为直流侧；

一体化电抗分为共模电抗和差模电抗，差模电抗用于电流谐波抑制，共模电抗用于共模电流的抑制；其中，共模电抗中通过共模绕组缠绕在电抗器副铁芯上，增加了共模电流的阻抗，使共模电流流过共模电流混合滤波器从而有效抑制共模电流的输出，共模绕组匝数可根据系统共模滤波要求调整；差模电抗采用中间抽头方式，可有效节约成本和体积。

根据本发明上述技术方案的一种共模电流抑制电路，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述差模电抗中间抽头与第一交流滤波电容采用Y接方式连接；所述共模绕组的一端与第一交流滤波电容的中点连接，另一端与直流滤波单元的中点连接。

在该技术方案中，使直流滤波单元中点即直流侧滤波电容中点与第一交流滤波电容的中点即交流侧电容中点连接，增加了共模电汇流线路，进一步减小共模电流的输出。

在上述技术方案中，差模电抗包括三个差模电感，三个差模电感分别与交流输入的三相连接。

在该技术方案中，如图2所示，三个差模电感缠绕在主铁芯上，三个差模电感分别与交流输入的A、B、C相连接，图中L1和L2为一体化电抗中间抽头时，差模电感两端的电感值，差模电感匝数可根据谐波抑制要求调整。

在上述技术方案中，第一交流滤波电容包括三个第一电容，三个差模电感分别中间抽头与三个第一电容相连，三个第一电容采用Y接方式。

在该技术方案中，通过Y接方式提供第一交流滤波电容的中点。

在上述技术方案中，所述直流滤波单元包括直流滤波电容，若干个所述直流滤波电容串联连接并设置于变流单元的输出正极和输出负极之间。

在该技术方案中，直流滤波电容的数量可以为1个、2个、4个等。

在上述技术方案中，两个所述直流滤波电容串联连接并设置于变流单元的输出正极和输出负极之间，所述共模绕组并联于两个直流滤波电容之间。

在该技术方案中，直流滤波电容的数量设置为两个，两个直流滤波电容之间即为直流滤波单元的中点。

在上述技术方案中，所述电抗器副铁芯包括第一副铁芯和/或第二副铁芯，所述第一副铁芯设于差模电抗的一侧，所述第二副铁芯设于差模电抗的另一侧。

在该技术方案中，第一副铁芯和第二副铁芯可以只采用其中之一，也可以两个同时设置。

在上述任一技术方案中，所述共模绕组缠绕于第一副铁芯或第二副铁芯。

在上述任一技术方案中，还包括第二交流滤波电容，所述第二交流滤波电容包括三个第二电容，三个所述第二电容呈角形连接于第一交流滤波电容和差模电抗之间。

在该技术方案中，通过设置第二交流滤波电容进一步提高共模电流的抑制效果，调整共模绕组的电抗值、第二交流滤波电容值和直流滤波电容值可抑制不同的共模电流；第二交流滤波电容可以成本和体积要求取消。

本发明还提供了一种PWM变换器，包括如上述技术方案中任一项所述的一种共模电流抑制电路，变流单元包括半导体可控器件和直流支撑电容，所述变流单元用于实现交流-直流的变换。半导体可控器件指IGBT、SiC、mos管等。

综上所述，由于采用了上述技术特征，本发明的有益效果是：

采用本发明的共模电流抑制电路可以有效抑制共模电流，减小滤波器体积和重量，降低系统成本。

具体通过增加共模电流流经的阻抗，从而抑制共模电流的输出。直流侧滤波电容中点与交流侧电容中点连接，增加了共模电汇流线路，进一步减小共模电流的输出。电抗器采用中间抽头方式，节约成本和体积。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的一种共模电流抑制电路的电路原理图；

图2是本发明一个实施例的一种共模电流抑制电路中一体化电抗的结构示意图。

其中，图1至图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、差模电抗；2、电抗器副铁芯；3、变流单元；4、直流滤波电容；5、第一交流滤波电容；6、第二交流滤波电容；7、共模绕组；

11、差模电感；

21、第一副铁芯；22、第二副铁芯。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图2来描述根据本发明一些实施例提供的一种共模电流抑制电路和PWM变换器。

本申请的一些实施例提供了一种共模电流抑制电路。

如图1至图2所示，本发明第一个实施例提出了一种共模电流抑制电路，包括：一体化电抗、变流单元3和直流滤波单元，交流电经一体化电抗与变流单元3相连，变流单元3与直流滤波单元相连，由变流单元3输出的直流电经直流滤波单元后接入直流侧；

所述一体化电抗包括共模电抗和差模电抗1，交流输入与差模电抗1相连，所述差模电抗1中间抽头与第一交流滤波电容5相连组成差模滤波器，所述差模滤波器用于电流谐波抑制；所述共模电抗包括电抗器副铁芯2和共模绕组7，所述电抗器副铁芯2相邻差模电抗1设置，所述共模绕组7缠绕在电抗器副铁芯2上，所述共模绕组7的一端与第一交流滤波电容5相连，另一端与直流滤波单元相连，组成共模电流混合滤波器，所述共模电流混合滤波器用于抑制共模电流。

本发明提出的一种共模电流抑制电路，变流单元3用于交流到直流的变换，交流侧为三相交流电，ABC三相与一体化电抗的一端相连，一体化电抗与变流单元3的输入端相连，变流单元3的输出端与直流滤波单元相连，直流滤波单元的输出端为直流侧；

一体化电抗分为共模电抗和差模电抗1，差模电抗1用于电流谐波抑制，共模电抗用于共模电流的抑制；其中，共模电抗中通过共模绕组7缠绕在电抗器副铁芯2上，增加了共模电流的阻抗，使共模电流流过共模电流混合滤波器从而有效抑制共模电流的输出，共模绕组7匝数可根据系统共模滤波要求调整；差模电抗1采用中间抽头方式，可有效节约成本和体积。

本发明第二个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在第一个实施例的基础上，如图1至图2所示，所述差模电抗1中间抽头与第一交流滤波电容5采用Y接方式连接；所述共模绕组7的一端与第一交流滤波电容5的中点连接，另一端与直流滤波单元的中点连接。

在该技术方案中，使直流滤波单元中点即直流侧滤波电容中点与第一交流滤波电容5的中点即交流侧电容中点连接，增加了共模电汇流线路，进一步减小共模电流的输出。

本发明第三个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图2所示，差模电抗1包括三个差模电感11，三个差模电感11分别与交流输入的三相连接。

在该技术方案中，如图2所示，三个差模电感11缠绕在主铁芯上，三个差模电感11分别与交流输入的A、B、C相连接，图中L1和L2为一体化电抗中间抽头时，差模电感11两端的电感值，差模电感11匝数可根据谐波抑制要求调整。

本发明第四个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图2所示，第一交流滤波电容5包括三个第一电容，三个差模电感11分别中间抽头与三个第一电容相连，三个第一电容采用Y接方式。

在该技术方案中，通过Y接方式提供第一交流滤波电容5的中点。

本发明第五个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图2所示，所述直流滤波单元包括直流滤波电容4，若干个所述直流滤波电容4串联连接并设置于变流单元3的输出正极和输出负极之间。

在该技术方案中，直流滤波电容4的数量可以为1个、2个、4个等。

本发明第六个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图2所示，两个所述直流滤波电容4串联连接并设置于变流单元3的输出正极和输出负极之间，所述共模绕组7并联于两个直流滤波电容4之间。

在该技术方案中，直流滤波电容4的数量设置为两个，两个直流滤波电容4之间即为直流滤波单元的中点。

本发明第七个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图2所示，所述电抗器副铁芯2包括第一副铁芯21和/或第二副铁芯22，所述第一副铁芯21设于差模电抗1的一侧，所述第二副铁芯22设于差模电抗1的另一侧。

在该技术方案中，第一副铁芯21和第二副铁芯22可以只采用其中之一，也可以两个同时设置。所述共模绕组7缠绕于第一副铁芯21。

本发明第八个实施例提出了一种共模电流抑制电路，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图2所示，还包括第二交流滤波电容6，所述第二交流滤波电容6包括三个第二电容，三个所述第二电容呈角形连接于第一交流滤波电容5和差模电抗1之间。

在该技术方案中，通过设置第二交流滤波电容6进一步提高共模电流的抑制效果，调整共模绕组7的电抗值、第二交流滤波电容6值和直流滤波电容4值可抑制不同的共模电流；第二交流滤波电容6可以成本和体积要求取消。

本申请的一些实施例提供了一种PWM变换器。

本发明第九个实施例提出了一种PWM变换器，如图1至图2所示，包括上述任一实施例中的共模电流抑制电路，变流单元3包括半导体可控器件和直流支撑电容，所述变流单元3用于实现交流-直流的变换。半导体可控器件指IGBT、SiC、mos管等。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种共模电流抑制电路，其特征在于，包括：一体化电抗、变流单元(3)和直流滤波单元，交流电经一体化电抗与变流单元(3)相连，变流单元(3)与直流滤波单元相连，由变流单元(3)输出的直流电经直流滤波单元后接入直流侧；

所述一体化电抗包括共模电抗和差模电抗(1)，交流输入与差模电抗(1)相连，所述差模电抗(1)中间抽头与第一交流滤波电容(5)相连组成差模滤波器，所述差模滤波器用于电流谐波抑制；所述共模电抗包括电抗器副铁芯(2)和共模绕组(7)，所述电抗器副铁芯(2)相邻差模电抗(1)设置，所述共模绕组(7)缠绕在电抗器副铁芯(2)上，所述共模绕组(7)的一端与第一交流滤波电容(5)相连，另一端与直流滤波单元相连，组成共模电流混合滤波器，所述共模电流混合滤波器用于抑制共模电流。

2.根据权利要求1所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，所述差模电抗(1)中间抽头与第一交流滤波电容(5)采用Y接方式连接；所述共模绕组(7)的一端与第一交流滤波电容(5)的中点连接，另一端与直流滤波单元的中点连接。

3.根据权利要求2所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，差模电抗(1)包括三个差模电感(11)，三个差模电感(11)分别与交流输入的三相连接。

4.根据权利要求3所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，第一交流滤波电容(5)包括三个第一电容，三个差模电感(11)分别中间抽头与三个第一电容相连，三个第一电容采用Y接方式。

5.根据权利要求2所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，所述直流滤波单元包括直流滤波电容(4)，若干个所述直流滤波电容(4)串联连接并设置于变流单元(3)的输出正极和输出负极之间。

6.根据权利要求5所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，两个所述直流滤波电容(4)串联连接并设置于变流单元(3)的输出正极和输出负极之间，所述共模绕组(7)并联于两个直流滤波电容(4)之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，所述电抗器副铁芯(2)包括第一副铁芯(21)和/或第二副铁芯(22)，所述第一副铁芯(21)设于差模电抗(1)的一侧，所述第二副铁芯(22)设于差模电抗(1)的另一侧。

8.根据权利要求7所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，所述共模绕组(7)缠绕于第一副铁芯(21)或第二副铁芯(22)。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的一种共模电流抑制电路，其特征在于，还包括第二交流滤波电容(6)，所述第二交流滤波电容(6)包括三个第二电容，三个所述第二电容呈角形连接于第一交流滤波电容(5)和差模电抗(1)之间。

10.一种PWM变换器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的一种共模电流抑制电路，变流单元(3)包括半导体可控器件和直流支撑电容，所述变流单元(3)用于实现交流-直流的变换。

Images