CN209516921U - 空调的共模干扰抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种空调的共模干扰抑制电路，包括：空调内机，所述空调内机的电源端通过第一组电源线连接电网电源，所述空调内机的接地端通过第一接地线连接电网的地线；空调外机，所述空调外机的电源端通过第二组电源线连接所述空调内机的电源端，所述空调外机的接地端通过第二接地线连接所述空调内机的接地端；其中，所述空调内机的电源端设置有第一共模滤波器，以滤除空调外机变频系统工作产生的、并经过所述第二组电源线与所述第二接地线上的寄生参数谐振加剧的共模干扰。本实用新型在空调内机的等效位置串接电感，并联电容，以此抑制共模电流流入电网，从而增加EMI的衰减，抑制EMI干扰；同时可实现空调外机电控板小型化，降低成本。

Description

空调的共模干扰抑制电路

技术领域

本实用新型涉及共模干扰抑制领域，特别是涉及一种空调的共模干扰抑制电路。

背景技术

空调变频系统中的功率开关器件开关动作引起的电压变化(du/dt)与电路对地的寄生参数间的相互作用产生共模电流，形成共模干扰，共模干扰进入电网会对电网中的其它器件产生影响。

空调变频系统位于空调外机，通常在空调外机的电源输入端以及压缩机的输入端设置共模滤波器来抑制共模电流流入电网，但是，仍有少部分的共模电流流入电网。

因此，如何进一步提高共模抑制效果、减少共模电流流入电网，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种空调的共模干扰抑制电路，用于解决现有技术中空调的共模抑制效果不佳的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种空调的共模干扰抑制电路，所述空调的共模干扰抑制电路至少包括：

空调内机，所述空调内机的电源端通过第一组电源线连接电网电源，所述空调内机的接地端通过第一接地线连接电网的地线；

空调外机，所述空调外机的电源端通过第二组电源线连接所述空调内机的电源端，所述空调外机的接地端通过第二接地线连接所述空调内机的接地端；

其中，所述空调内机的电源端设置有第一共模滤波器。

可选地，所述第一共模滤波器包括串联于所述第一组电源线上的第一共模电感。

更可选地，所述空调内机包括空调内机电控器，所述空调内机电控器连接所述空调内机的电源端。

可选地，所述第一共模滤波器包括串联于所述第二组电源线上的第二共模电感。

更可选地，所述空调内机包括第二共模滤波器以及空调内机电控器，所述第二共模滤波器设置于所述空调内机的电源端与空调内机电控器之间。

更可选地，所述第一共模滤波器还包括电容组，所述电容组中各电容分别设置于所述空调内机的电源端与所述空调内机的接地端之间。

更可选地，所述空调内机的接地端设置有第一电感，所述第一电感串联于所述第一接地线上。

更可选地，所述空调内机的接地端设置有第一电感，所述第一电感串联于所述第一接地线上。

可选地，所述空调外机包括第三共模滤波器、空调外机电控器及电机，所述第三共模滤波器设置于所述空调外机的电源端与空调外机电控器之间，所述电机连接所述空调外机电控器的输出端。

更可选地，所述空调外机电控器包括：

功率变换器，用于将输入交流电转换为直流母线电压；

逆变器，连接于所述功率变换器的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电。

如上所述，本实用新型的空调的共模干扰抑制电路，具有以下有益效果：

本实用新型的空调的共模干扰抑制电路在空调内机的等效位置串接电感、并联电容，以此减少因长导线寄生效应加剧的共模电流流入电网，从而增加EMI的衰减，抑制EMI，提高EMI传导的性能。

本实用新型的空调的共模干扰抑制电路不但可以抑制因长导线寄生效应即LC谐振网络产生的高频(MHz)共模干扰，还可以抑制空调内机产生的低频(150kHz-MHz)以及高频(MHz)共模干扰，即能够改善全频段的共模干扰，因此可以减小空调外机的共模滤波器，使得空调外机电控板小型化，从而降低了成本。

本实用新型的空调的共模干扰抑制电路可以大幅抑制EMI，使得留给空调外机的EMI的余量较大，从而简化了空调外机电控板的共模滤波器设计，有利于产品的快速开发以及设计的一致性。

附图说明

图1显示为本实用新型的空调的共模干扰抑制电路的第一种结构示意图。

图2显示为本实用新型的空调外机的具体结构示意图。

图3显示为本实用新型的空调的共模干扰抑制电路的第二种的结构示意图。

图4显示为本实用新型的空调的共模干扰抑制电路的第三种的结构示意图。

图5显示为本实用新型的空调的共模干扰抑制电路的第四种的结构示意图。

图6显示为本实用新型的空调的共模干扰抑制电路的第五种的结构示意图。

图7显示为本实用新型的空调的共模干扰抑制电路的第六种的结构示意图。

元件标号说明

1 空调的共模干扰抑制电路

11 空调内机

111 第二共模滤波器

112 空调内机电控器

12 空调外机

121 第三共模滤波器

122 空调外机电控器

1221 功率变换器

1222 逆变器

1223 第四共模滤波器

123 电机

13 第一共模滤波器

14 线路阻抗稳定网络

15 长引线系统

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

由于空调内机与外机间的电源线以及地线过长，电缆上的寄生参数(寄生电容及寄生电感)会引起谐振，使得少量流入电网的共模电流加剧，从而导致EMI传导的性能变差。

本实用新型针对空调内机与外机间长电缆上寄生参数引起的谐振，提出一种空调的共模干扰抑制电路，从而增加EMI的衰减，抑制EMI。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种空调的共模干扰抑制电路1，所述空调的共模干扰抑制电路1包括：

空调内机11、空调外机12、第一共模滤波器13及路线阻抗稳定网络14。

如图1所示，所述空调内机11的电源端通过第一组电源线连接电网电源，所述空调内机11的接地端通过第一接地线连接电网的地线PE。

具体地，在本实施例中，所述空调内机11通过第一组电源线(两根电源线)连接电网电源的零线N及火线L(单相交流电源)，基于所述零线N及所述火线L为所述空调内机11提供交流电源，图1中为便于显示将所述零线N及所述火线L合并为一根线，在实际使用中，本领域的技术人员均熟知，零线N与火线L两根线，且与所述空调内机11的电源端连接，在此不一一赘述。所述空调内机11的接地端通过第一接地线与电网的地线PE连接。所述空调内机11与所述零线N、所述火线L及所述地线PE可通过插头与插座实现连接。

如图1所示，所述空调外机12的电源端通过第二组电源线连接所述空调内机11的电源端，所述空调外机12的接地端通过第二接地线连接所述空调内机11的接地端。

具体地，所述空调外机12与所述空调内机11的电源端通过长电缆(室外连接至室内)连接，以此为所述空调外机12供电。同样地，所述空调外机12与所述空调内机11的接地端通过长电缆(室外连接至室内)连接。需要说明的是，所述第二接地线包括但不限于电缆线，还包括连接于所述空调内机11的接地端与所述空调外机12的接地端之间的铜管或其他导体。

具体地，所述空调外机12包括第三共模滤波器121、空调外机电控器122及电机123；所述第三共模滤波器121的一端连接所述空调外机12的电源端，另一端连接所述空调外机电控器122，所述电机123连接所述空调外机电控器122的输出端。

更具体地，所述第三共模滤波器121连接通过所述空调内机11输入的交流电，所述第三共模滤波器121为单级或多级，可根据对共模干扰抑制效果的要求进行设定。所述第三共模滤波器121中的电感包括但不限于铁氧体磁芯，非晶磁芯，可根据需要进行设定。所述第三共模滤波器121可采用任意可实现共模滤波的结构，在此不一一赘述。

更具体地，如图2所示，所述空调外机电控器122包括功率变换器1221、逆变器1222。所述功率变换器1221用于将输入交流电转换为直流母线电压。所述逆变器1222连接于所述功率变换器1221的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电。

其中，所述功率变换器1221包括整流单元和PFC(Power Factor Correction，功率因数校正器)单元，例如升压型PFC，降压型PFC或升降压型PFC，可根据需要设定不同的功率变换器结构，不以本实施例列举为限。如图2所示，在本实施例中，所述功率变换器1221包括整流单元及升压型PFC单元，具体地，所述功率变换器1221包括整流单元、第二电感L2、第一功率开关管Q1、第一二极管D1及输出电容Co。所述整流单元的输入端分别连接交流电源的火线L信号和零线N信号，所述整流单元包括四个二极管及一滤波电容Cf，四个二极管构成整流桥结构，所述滤波电容Cf连接于整流桥的输出端之间。所述第二电感L2的一端连接所述整流单元输出端的正极，另一端连接所述第一功率开关管Q1的集电极。所述第一功率开关管Q1的发射极连接所述整流单元输出端的负极，门极连接第一控制信号，所述第一控制信号控制所述第一功率开关管Q1的导通和关断，进而控制所述功率变换器1221输出的直流母线电压的大小，在本实施例中，所述第一功率开关管Q1为绝缘栅双极型晶体管；在实际使用中可根据需要设定所述第一功率开关管Q1的类型，包括但不限于金属-氧化物半导体场效应晶体管，此时，所述第一功率开关管Q1的漏极连接所述第二电感L2、源极连接所述整流单元输出端的负极，栅极连接所述第一控制信号。所述第一二极管D1的正极连接所述第一功率开关管Q1的集电极，所述第一二极管D1的负极经过所述输出电容Co连接所述整流单元输出端的负极。所述输出电容Co的上极板作为所述直流母线电压的正极DC-BUS+，所述输出电容Co的下极板作为所述直流母线电压的负极DC-BUS-。所述第一二极管D1用于防止所述输出电容Co放电至所述直流母线电压的负极DC-BUS-。

需要说明的是，在本实施例中，所述输出电容Co为一个电容，在实际使用中，所述输出电容Co可以是多个电容的串、并联或串并联，不以本实施例为限。

其中，所述逆变器1222的结构可根据需要选择任意一种结构，不以本实施例为限。如图2所示，在本实施例中，所述逆变器1222包括六个功率开关管，构成三相逆变桥，其中，第二功率开关管Q21及第三功率开关管Q22串联于所述直流母线电压的正极DC-BUS+和所述直流母线电压的负极DC-BUS-之间(所述第二功率开关管Q21的集电极连接所述直流母线电压的正极DC-BUS+、发射极连接所述第三功率开关管Q22的集电极，所述第三功率开关管Q22的发射极连接所述直流母线电压的负极DC-BUS-)；第四功率开关管Q23及第五功率开关管Q24串联于所述直流母线电压的正极DC-BUS+和所述直流母线电压的负极DC-BUS-之间(连接端口与所述第二功率开关管Q21及所述第三功率开关管Q22相同，在此不一一赘述)；第六功率开关管Q25及第七功率开关管Q26串联于所述直流母线电压的正极DC-BUS+和所述直流母线电压的负极DC-BUS-之间(连接端口与所述第二功率开关管Q21及所述第三功率开关管Q22相同，在此不一一赘述)；所述逆变器1222中各功率开关管分别连接一控制信号。在本实施例中，所述逆变器1222中各功率开关管为绝缘栅双极型晶体管，在实际使用中可根据需要设定各功率开关管的类型。

更具体地，所述电机123连接于所述空调外机电控器122的输出端，受所述空调外机电控器122的输出交流电驱动运转。在本实施例中，所述电机123为三相电机，当电机的三相定子绕组(各相差120度电角度)通入输出交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流。

需要说明的是，在实际使用中，所述电机123可以为单相电机，则所述逆变器1222的结构做适应性的修改，在此不一一赘述。

所述空调外机电控器122与所述电机123之间还可以连接第四共模滤波器1223，所述第四共模滤波器1223用于实现共模滤波。所述第四共模滤波器1223连接所述逆变器1222的输出端，在本实施例中，所述第四共模滤波器1223为三相共模滤波器，负责滤除中频至高频谐波分量，因而所述第四共模滤波器1223中电感的磁芯为铁氧体镍锌材质，所述第四共模滤波器1223的类型及材质可根据所述电机123的类型进行设定，不以本实施例为限。

如图1所示，所述第一共模滤波器13设置于所述空调内机的电源端，主要用以滤除所述空调外机12变频系统工作产生的、并经过所述第二组电源线与所述第二接地线上的寄生参数谐振加剧的共模干扰。

具体地，在本实施例中，所述第一共模滤波器13设置于所述电网电源与所述空调内机11的电源端之间，且靠近所述空调内机11的电源端。所述第一共模滤波器13包括第一共模电感Lcm1；所述第一共模电感Lcm1的第一输入端连接所述电网电源的火线L，第一输出端连接所述空调内机11的第一电源端；所述第一共模电感Lcm1的第二输入端连接所述电网电源的零线N，第二输出端连接所述空调内机11的第二电源端。在本实施例中，所述第一共模电感Lcm1的两组线圈绕制于同一磁芯上，所述第一共模电感Lcm1的磁芯包括但不限于铁氧体磁芯、非晶磁芯。

需要说明的是，在本实施例中，所述第一共模滤波器13设置于所述空调内机11中，在实际使用中也可以将所述第一共模滤波器13设置于所述空调内机11的外部，不以本实施例为限。

如图1所示，测试状态下，交流电源与地线之间通过线路阻抗稳定网络(LISN，LineImpedance Stabilization Network)14连接，通过所述线路阻抗稳定网络14的固定阻抗测试共模干扰是否在标准以内；在实际工作环境下，所述线路阻抗稳定网络14不存在。

如图1所示，连接于所述空调内机11及所述空调外机12之间的第二组电源线以及第二接地线组成长引线系统15(第二接地线包括但不限于电缆线，还包括连接于所述空调内机11的接地端与所述空调外机12的接地端之间的铜管或其他导体)，所述空调外机12的变频系统中产生的共模电流，一部分通过在空调外机12的电源输入端设置的第三共模滤波器121以及在电机123的输入端设置的第四共模滤波器1223来抑制，另一部分通过空调外机12与所述空调内机11之间的第二组电源线以及第二接地线(以及空调内机11与空调外机12之间连接的铜管，图中未示出)流入电网。由于所述空调外机12与所述空调内机11之间的长电缆(以及铜管)过长，电源线上寄生有多个电感Le11、Le12……Le1n，接地线上也寄生有多个电感Le11’、Le12’……Le1n’，电源线与接地线之间寄生有多个电容Ce11、Ce12……Ce1n，寄生电容与寄生电感形成LC谐振网络，空调外机12的变频系统中产生的共模电流经过该LC谐振网络后会产生谐振，使得共模电流加剧，不利于EMI的衰减。

本实用新型通过在上述LC谐振网络的后端，也即所述空调内机的电源端插入共模电感Lcm1，来抑制由LC谐振网络放大之后的共模电流。而非在LC谐振网络的前端，也即所述空调外机的电源端加大共模滤波器，有效的抑制了空调系统对电网引入的EMI干扰。

进一步的，利用所述第一共模电感Lcm1的漏感还能滤除所述空调外机12变频系统工作产生的差模干扰，进而更有效的抑制了空调系统对电网引入的EMI干扰。

进一步地，所述空调内机11包括空调内机电控器112，所述空调内机电控器112连接所述空调内机11的电源端，所述空调内机电控器112包括但不限于电源模块、控制模块及通讯模块；并且通常情况下，在所述空调内机11的电源端与所述空调内机电控器112之间还设置第二共模滤波器，用以滤除内机电控板工作产生的共模干扰。而在本实施例中，由于在所述电网电源与所述空调内机11的电源端之间设置了第一共模电感Lcm1，此共模电感不仅可以对空调内机电控器112工作产生的共模干扰起到抑制效果，也即可以取代第二共模滤波器，还可以抑制来自所述空调外机12流入电网的共模干扰。

在本实施例中，所述第一共模电感Lcm1与所述空调内机电控器112集成于同一电路板上。在其他实施例中，所述第一共模电感Lcm1也可外置于所述空调内机电控器112电路板，可以根据需要设置，不以本实施例为限。

需要说明的是，在实际使用中，所述电网电源可采用三相交流电源(包括三根火线)，则相应地所述第一共模电感包括绕制于同一磁芯上的三个线圈，具体连接关系参考单相交流电源，在此不一一赘述。

实施例二

如图3所示，本实施例提供一种空调的共模干扰抑制电路1，与实施例一的不同之处在于，所述第一共模滤波器13设置于所述空调内机11的电源端与所述第二组电源线之间(靠近所述空调内机11的电源端的第二组电源线上)。

具体地，所述第一共模滤波器13包括第二共模电感Lcm2；所述第二共模电感Lcm2的第一输入端连接所述空调内机11的第一电源端，第一输出端连接所述第二组电源线中传输火线L信号的导线；所述第二共模电感Lcm2的第二初输入端连接所述空调内机11的第二电源端，第二输出端连接所述第二组电源线中传输零线N信号的导线。在本实施例中，所述第二共模电感Lcm2的两组线圈绕制于同一磁芯上，所述第二共模电感Lcm2的磁芯包括但不限于铁氧体磁芯、非晶磁芯。

作为本实用新型的一种实施方式，在本实施例中，所述空调内机11包括第二共模滤波器111及空调内机电控器112；所述第二共模滤波器111的一端连接所述空调内机11的电源端，另一端连接所述空调内机电控器112。所述第二共模滤波器111与所述空调内机电控器112可集成于同一电路板上，所述第二共模滤波器111也可外置于所述空调内机电控器112电路板，可以根据需要设置，不以本实施例为限。

所述空调的共模干扰抑制电路1的其它结构以及具体效果与实施例一相同，在此不一一赘述。

实施例三

如图4所示，本实施例提供一种空调的共模干扰抑制电路1，与实施例一的不同之处在于，所述第一共模滤波器13还包括第一电容Cy1及第二电容Cy2；所述第一电容Cy1的一端连接所述空调内机11的第一电源端，另一端连接所述第一接地线；所述第二电容Cy2的一端连接所述空调内机11的第二电源端，另一端连接所述第一接地线。

具体的，第一电容Cy1及第二电容Cy2能够引导共模电流回流至共模源端，也即空调外机12，有效的抑制了空调系统对电网引入的EMI干扰。

需要说明的是，所述第一电容Cy1及所述第二电容Cy2也适用于实施例二，如图5所示，在此不一一赘述。

在本实施例中，所述第一电容Cy1及所述第二电容Cy2与所述空调内机电控器112集成于同一电路板上。在其他实施例中，所述第一电容Cy1及所述第二电容Cy2也可外置于所述空调内机电控器112电路板单独设置，可以根据需要设置，不以本实施例为限。

需要说明的是，所述电网电源采用三相交流电源时，相应地所述第一共模滤波器13还包括三个电容，分别跨接于所述电网电源的三根火线与所述第一接地线之间。

实施例四

如图6和7所示，本实施例提供一种空调的共模干扰抑制电路1，与实施例一、实施例二及实施例三的不同之处在于，所述空调内机11的接地端设置有第一电感Ls，并且所述第一电感Ls串联于所述第一接地线上，即所述第一电感Ls的一端通过导线连接所述电网的地线、另一端通过导线连接所述空调内机的接地端。

具体的，所述第一电感Ls的作用与共模电感Lcm1的作用基本相同，在此不一一赘述。

本实施例的空调的共模干扰抑制电路的其它结构、抑制共模干扰的原理以及具体效果与实施例一～实施例三中任意一个相同，在此不一一赘述。

本实用新型通过在空调内机11的等效位置上串接电感、并联电容来改善由于长电缆线引入的寄生参数Le1，Ce1，Le2引起的谐振，有效的抑制了空调系统对电网引入的EMI干扰；同时可实现空调外机电控板小型化，从而降低成本。

综上所述，本实用新型提供一种空调的共模干扰抑制电路，包括：空调内机，所述空调内机的电源端通过第一组电源线连接电网电源，所述空调内机的接地端通过第一接地线连接电网的地线；空调外机，所述空调外机的电源端通过第二组电源线连接所述空调内机的电源端，所述空调外机的接地端通过第二接地线连接所述空调内机的接地端；其中，所述空调内机的电源端设置有第一共模滤波器，以滤除空调外机变频系统工作产生的、并经过所述第二组电源线与所述第二接地线上的寄生参数谐振加剧的共模干扰。本实用新型的空调的共模干扰抑制电路在空调内机的等效位置串接电感，并联电容，以此抑制共模电流流入电网，有效的抑制了空调系统对电网引入的EMI干扰。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种空调的共模干扰抑制电路，其特征在于，所述空调的共模干扰抑制电路至少包括：

空调内机，所述空调内机的电源端通过第一组电源线连接电网电源，所述空调内机的接地端通过第一接地线连接电网的地线；

空调外机，所述空调外机的电源端通过第二组电源线连接所述空调内机的电源端，所述空调外机的接地端通过第二接地线连接所述空调内机的接地端；

其中，所述空调内机的电源端设置有第一共模滤波器。

2.根据权利要求1所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述第一共模滤波器包括串联于所述第一组电源线上的第一共模电感。

3.根据权利要求2所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述空调内机包括空调内机电控器，所述空调内机电控器连接所述空调内机的电源端。

4.根据权利要求1所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述第一共模滤波器包括串联于所述第二组电源线上的第二共模电感。

5.根据权利要求4所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述空调内机包括第二共模滤波器以及空调内机电控器，所述第二共模滤波器设置于所述空调内机的电源端与空调内机电控器之间。

6.根据权利要求2～5任意一项所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述第一共模滤波器还包括电容组，所述电容组中各电容分别设置于所述空调内机的电源端与所述空调内机的接地端之间。

7.根据权利要求6所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述空调内机的接地端设置有第一电感，所述第一电感串联于所述第一接地线上。

8.根据权利要求1～5任意一项所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述空调内机的接地端设置有第一电感，所述第一电感串联于所述第一接地线上。

9.根据权利要求1所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述空调外机包括第三共模滤波器、空调外机电控器及电机，所述第三共模滤波器设置于所述空调外机的电源端与空调外机电控器之间，所述电机连接所述空调外机电控器的输出端。

10.根据权利要求9所述的空调的共模干扰抑制电路，其特征在于：所述空调外机电控器包括：

功率变换器，用于将输入交流电转换为直流母线电压；

逆变器，连接于所述功率变换器的输出端，用于将所述直流母线电压转化为输出交流电。