CN207074954U - 一种变频器系统中的漏电流吸收装置及变频器应用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及变频器技术领域，公开了一种变频器系统中的漏电流吸收装置及变频器应用系统，由产生共模阻抗的共模电感及漏电流吸收电容组成，其中漏电流吸收装置一端与漏电保护装置相连接，一端与变频器相连接，一端接地，通过本实用新型能够减小流过漏电保护开关的漏电流，解决漏保误跳的问题，且在实现上操作简单，占用空间小，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器技术领域，特别涉及一种变频器系统中的漏电流吸收装置及变频器应用系统。
背景技术
随着电压源型脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)变频器综合性能的不断提高，其应用范围越来越广泛。其中也存在一些显著的负面效应，例如配有漏电保护开关(简称漏保)的电源系统中的，在变频器运行时会出现电网侧漏保跳闸。跳闸的原因是变频器产生的高频共模电压通过电机终端对地的分布电容产生共模电流，通过地系统流回变频器前端电网，当共模电流超过电网侧配置的漏电保护开关脱扣阈值时，漏电保护开关会跳。
针对变频调速系统引起的漏保跳闸的问题，有的解决方案是在变频器输出端增加有源滤波器，来消除共模电流。这种方案可以从根本上解决问题，但是成本高，设计复杂，不能普遍应用。
实用新型内容
本实用新型实施方式的目的在于提供一种变频器系统中的漏电流吸收装置及变频器应用系统的方案，减小流过漏电保护开关的共模电流，从而解决漏保误跳的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种变频器系统中的漏电流吸收装置，所述漏电流吸收装置包括产生共模阻抗的共模电感和漏电流吸收电容，其中所述共模电感一端与漏电保护装置连接，另一端分别与变频器和所述漏电流吸收电容连接；所述漏电流吸收电容一端分别与所述共模电感连接和所述变频器连接，另一端接地。
相对现有技术中增加额外的滤波器的方式而言，本实用新型通过设置共模电感可以在EMI(电磁干扰)进行滤波处理并产生共模阻抗以及增大共模阻抗，通过漏电流吸收电容可以吸收EMI(电磁干扰)同时改变共模电流流通回路，从而减小流过漏电保护开关的共模电流，能够降低成本和系统复杂度，减小设备空间，能够实现更普遍的应用。
优选的，所述共模电感采用输入三相线缠绕磁芯或三相交流电抗器实现。当采用输入三相线缠绕磁芯时，所述磁芯为环形、长方形、E形、罐形、RM形或EP形中的一种，缠绕方式采用分组绕制或三相线并绕。可以根据实际情况选择不同的共模电感的实施方式，增强系统的应用通用性。
优选的，漏电流吸收装置还包括电容放电电阻，所述电容放电电阻一端分别与所述共模电感连接、漏电流吸收电容和变频器连接，另一端接地。这样能够更好的对系统电路进行保护，提高系统的稳定性和可靠性。
本实用新型的实施方式还提供了一种变频器应用系统，该变频器应用系统的输入电网包含三相电网和单相电网，电压等级包含690V级、400V级、200V级，该系统包含前述的漏电流吸收装置。
综上，本实用新型通过对漏电流回路的分析和等效电路模型的搭建以及验证，提出一种改变共模电流耦合回路的方案，能够减小流过漏电保护开关的共模电流，从而解决漏保误跳的问题，在实现上操作简单，占用空间小，成本低。
附图说明
图1是本实施例中流通回路等效模型图；
图2是本实施例中漏电流吸收装置结构图；
图3是本实施例中漏电流吸收装置另一种结构图；
图4是本实施例中漏电流吸收装置另一种结构图；
图5是本实施例中漏电流吸收装置另一种结构图；
图6是本实施例中加有漏电流吸收装置的变频器系统图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本实用新型的第一实施方式涉及一种变频器系统中的漏电流吸收装置。如图1所示为该漏电流吸收装置的等效电路示意图。
结合图1、图6所示，变频器系统中的漏电流吸收装置11，其中，所述漏电流吸收装置11包括共模电感12、漏电流吸收电容13，其中共模电感12一端与漏电保护装置14连接，另一端分别与变频器23和漏电流吸收电容13连接；所述漏电流吸收电容13一端分别与所述共模电感12连接和变频器23连接，另一端接地。
一个具体实施方式中，共模电感采用输入三相线并饶磁环方案，电感量L＝AL*N2，AL为磁环初始电感值，N为缠绕线圈的匝数。另一个具体实施方式中，共模电感还可以采用三相交流电抗器。
当采用输入三相线缠绕磁芯时，所述磁芯为环形、长方形、E形、罐形、RM形或EP形中的一种，缠绕方式采用分组绕制或三相线并绕。需要说明的是，共模电感有多种实施方式，此处仅为举例说明。
在一种实施方式中，如图2所示的漏电流吸收装置，其中，漏电流吸收电容由第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3电容组成，第一电容C1一端和第一电网L1相连接，另一端和第二电容C2、第三电容C3相连接并接地；第二电容C2一端和第二电网L2相连接，另一端和第一电容C1、第三电容C3相连接并接地；第三电容C3一端和第三电网L3相连接，另一端和第一电容C1、第二电容C2相连接并接地。在一个具体实施方式中，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3为X安规电容，这仅是给出了一种优选的实施方式，应当理解的是，当采用其它类型的电容也能够达到相同的目的的情况下，该其它类型的电容也应该包含在本申请的保护范围内。
在另一种实施方式中，如图3所示，漏电流吸收电容由第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4组成，第一电容C1一端和第一电网L1相连接，另一端分别与第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4相连接；第二电容C2一端和第二电网L2相连接，另一端和第一电容C1、第三电容C3、第四电容C4相连接；第三电容C3一端和第三电网L3相连接，另一端分别和第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4相连接；第四电容C4一端和电网PE(即地线)相连接，另一端分别和第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3相连接。在一个具体实施方式中，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3为X安规电容，第四电容C4为Y安规电容，这仅是给出了一种优选的实施方式，应当理解的是，当采用其它类型的电容也能够达到相同的目的的情况下，该其它类型的电容也应该包含在本申请的保护范围内。
在一种实施方式中，如图4所示，漏电流吸收装置中还包括有电容放电电阻14，电容放电电阻14一端分别与所述共模电感12连接、漏电流吸收电容13和变频器23连接，另一端接地。
在一种具体实施方式中，如图5所示，电容放电电阻由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4组成。第一电阻R1一端和第一电网L1相连接，另一端分别和第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4相连接。第二电阻R2一端和第二电网L2相连接，另一端和第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4相连接。第三电阻R3一端和第三电网L3相连接，另一端分别和第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4相连接。第四电阻R4一端和电网PE(即地线)相连接，另一端和第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3相连接。
需要说明的是，图1所示为漏电流吸收装置的等效电路示意图，该等效电路示意图的等效原理为：变频器产生的高频共模电压，通过电机终端对地的分布电容产生共模电流，变频器产生的高频共模电压和电机侧对地分布电容由系统决定，对于固定的系统可以等效为电流源，通过地系统流回变频器前端电网，形成回路。其中，三相和单相的共模电流的产生机理一样。
在图1所示的等效电路示意图中，电源变压器漏感和共模电感串联等效为Rl，并和漏电流吸收电容Cf并联。由基尔霍夫定律可知：
Rlil＝Rcic
il+ic＝Icm (1)
推出
其中，Rl为共模电阻，Rc为吸收电阻；Il为共模电流，Ic为吸收电流。
根据实际测试电机侧产生的漏电流Icm和公式2，通过调整共模电感的感值和吸收电容的容值，就可以将流过漏电保护开关的漏电流限制在脱扣阈值范围内。
本实用新型的第二实施方式涉及一种变频器应用系统，该变频器系统的结构如图6所示。该变频器系统中，包括：漏电流吸收装置11、漏电保护装置14变频器23、电机24。该变频器应用系统的输入电网包含三相电网和单相电网，电压等级包含690V级、400V级、200V级。
一个具体实施方式中，该变频器系统中，漏电流吸收装置11中的共模电感12的一端与变频器23连接；漏电流吸收装置11中的漏电流吸收电容13一端与变频器23连接，另一端接地。
以下通过一个具体的示例对本实用新型能够达到的效果进行举例说明。
该示例中假设根据图6所示的加有，进行实际效果测试如下：B电流表测试电机24侧产生的共模电流，实测约为290mA。
该示例中假设变频器前端漏保脱扣阈值为100mA，在变频器工作时，就要求电流表A测试的电流小于100mA。根据公式配置漏电流吸收装置的共模电感和吸收电容，这里选用锰锌磁制作共模电感，吸收电容选用1uf安规电容。根据公式理论计算，电流表A处共模电流为56mA，实际测试值为62mA。
综合考虑模型的局限性及寄生参数的估计误差，本实用新型提出的装置在理论的电流值与实测电流值在趋势上是一致的，因此，本实用新型提出的方案实现上操作简单，占用空间小，成本低，并可以有效的解决漏保误跳的问题。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
Claims (10)
1.一种变频器系统中的漏电流吸收装置，其特征在于，所述漏电流吸收装置包括产生共模阻抗的共模电感和漏电流吸收电容，其中所述共模电感一端与漏电保护装置连接，另一端分别与变频器和所述漏电流吸收电容连接；所述漏电流吸收电容一端与所述共模电感和所述变频器连接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的漏电流吸收装置，其特征在于，所述共模电感采用输入三相线缠绕磁芯或三相交流电抗器实现。
3.根据权利要求2所述的漏电流吸收装置，其特征在于，当采用输入三相线缠绕磁芯时，所述磁芯为环形、长方形、E形、罐形、RM形或EP形中的一种，缠绕方式采用分组绕制或三相线并绕。
4.根据权利要求1或2所述的漏电流吸收装置，其特征在于，所述漏电流吸收电容包括第一电容、第二电容和第三电容，其中，第一电容一端与第一电网连接，另一端分别与第二电容、第三电容连接并接地；第二电容一端与第二电网连接，另一端分别与第一电容、第三电容连接并接地；第三电容一端与第三电网连接，另一端分别与第一电容、第二电容连接并接地。
5.根据权利要求4所述的漏电流吸收装置，其特征在于，第一电容、第二电容、第三电容为安规电容或薄膜电容。
6.根据权利要求1或2所述的漏电流吸收装置，其特征在于，所述漏电流吸收电容包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，其中，第一电容一端与第一电网连接，另一端分别与第二电容、第三电容、第四电容连接；第二电容一端与第二电网连接，另一端分别与第一电容、第三电容、第四电容连接；第三电容一端与第三电网连接，另一端分别与第一电容、第二电容、第四电容连接；第四电容一端接地，另一端分别与第二电容、第三电容、第四电容连接。
7.根据权利要求6所述的变频器系统中的漏电流吸收装置，第一电容、第二电容、第三电容为X安规电容，第四电容为Y安规电容。
8.根据权利要求1所述的变频器系统中的漏电流吸收装置，其特征在于，所述漏电流吸收装置还包括电容放电电阻，所述电容放电电阻一端分别与所述共模电感连接、漏电流吸收电容和变频器连接，另一端接地。
9.根据权利要求8所述的变频器系统中的漏电流吸收装置，其特征在于，所述电容放电电阻包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，第一电阻一端与第一电网连接，另一端分别与第二电阻、第三电阻、第四电阻连接；第二电阻一端与第二电网连接，另一端分别与第一电阻、第三电阻、第四电阻连接；第三电阻一端与第三电网连接，另一端分别与第一电阻、第二电阻、第四电阻连接；第四电阻一端接地，另一端分别与第一电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容连接。
10.一种变频器应用系统，该变频器应用系统的输入电网包含三相电网和单相电网，电压等级包含690V级、400V级、200V级，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的漏电流吸收装置。
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| CN201720702706.1U CN207074954U (zh) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | 一种变频器系统中的漏电流吸收装置及变频器应用系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107196494A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-22 | 上海辛格林纳新时达电机有限公司 | 一种变频器系统中的漏电流吸收装置及变频器应用系统 |
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2017
- 2017-06-16 CN CN201720702706.1U patent/CN207074954U/zh active Active
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