CN218888385U - 一种组合母线电容的变频器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合母线电容的变频器电路，包括：整流电路、母线电容电路、逆变电路；其中，母线电容电路包括电解电容电路与薄膜电容电路，且电解电容电路与薄膜电容电路并联连接，电解电容电路与整流电路输出并联，薄膜电容电路与逆变电路输入并联。变频器电路的母线电容，使用电解电容加薄膜电容组合的方式，由母线纹波电压的需求来选择电解电容的大小，适配的电解电容可以使得滤波后的母线电压波动满足系统的要求；由母线纹波电流的需求来选择薄膜电容的大小，适配的薄膜电容可以使得母线电容的温升满足设计要求，本实用新型可广泛应用于变频器电路技术领域。

Description

一种组合母线电容的变频器电路

技术领域

本实用新型涉及变频技术领域，尤其是一种组合母线电容的变频器电路。

背景技术

变频器的母线电容，主要是用来把整流后的带有脉动的交直流电压滤波成为直流电压，同时为整流和逆变的纹波电流提供低阻抗回路。母线电容的容量越大，滤波后的母线电压越接近直流电压。为了使逆变输出的电流稳定，需要母线电压处于相对平稳的状态，因此母线电容的容量不能太小，否则母线电压的波动过大，会导致逆变输出的电流不稳定，同时可能会使母线电容的温升过高；但母线电容的容量也不能过高，过高的母线电容会使极大地增加变频器的尺寸，使变频器体积较大。

现有技术的变频器电路中，难以同时兼顾变频器的小体积，以及稳定的母线电压和母线电容低温升的要求，因此，一种可以使得滤波后的母线电压稳定，母线电容温升满足要求，且满足小尺寸要求的母线电容方案十分值得研究。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种可以使得滤波后的母线电压稳定、母线电容温升满足设计要求，且尺寸较小的组合母线电容的变频器电路。

本实用新型实施例提供了一种组合母线电容的变频器电路，包括：整流电路、母线电容电路、逆变电路；

其中，所述母线电容电路包括电解电容电路与薄膜电容电路，且所述电解电容电路与所述薄膜电容电路并联连接，所述电解电容电路与所述整流电路输出并联，所述薄膜电容电路与所述逆变电路输入并联。

进一步，还包括预充电电路；

所述预充电电路包括开关与电阻，且所述开关与电阻并联连接；

所述预充电电路连接于所述电解电容电路与变频器电路正极连接的一端，与所述整流电路连接的一端的之间。

进一步，所述电解电容电路包括多个串并联的电解电容。

进一步，所述整流电路由多个二极管串联电路并联而成，所述二极管串联电路由两个二极管同向串联而成。

进一步，所述逆变电路由多个绝缘栅双极型晶体管串联电路并联而成，所述绝缘栅双极型晶体管串联电路由两个绝缘栅双极型晶体管同向串联而成。

上述本实用新型实施例中的一个技术方案具有如下优点：变频器电路的母线电容，使用电解电容加薄膜电容组合的方式，由母线纹波电压波动满足逆变对母线电压的要求来选择电解电容的大小；由母线纹波电流的需求来选择薄膜电容的大小，适配的薄膜电容可以使得母线电容的温升满足设计要求，且可以使母线电容总体的体积减小，成本降低。而且，由于薄膜电容内部低寄生电阻ESR的原因，纹波电流中的高频纹波成分，绝大部分都流过薄膜电容，而只有极少部分高频纹波电流流过电解电容，从而减少电解电容的发热量，因此，采用电解电容加薄膜电容的组合，可以在满足母线电压波动在一定范围内的同时，也极大地减少了电解电容的纹波电流，从而减小了电解电容的发热损耗。

附图说明

图1为本实用新型的一种组合母线电容的变频器电路的电路结构图；

具体实施方式

参照图1，图1为本实用新型的电路结构图，可以包括：整流电路、母线电容电路、逆变电路。

其中，所述母线电容电路包括电解电容电路与薄膜电容电路，且所述电解电容电路与所述薄膜电容电路并联连接，所述电解电容电路与所述整流电路输出并联，所述薄膜电容电路与所述逆变电路输入并联。

本实用新型还可以增加一个预充电电路，用于在整流电路上电瞬间，限制上电时的大电流冲击整个电路。

上述的预充电电路可以包括开关与电阻，且开关与电阻并联连接，预充电电路可以连接于电解电容电路与变频器电路正极连接的一端，与整流电路连接的一端的之间。

进一步，为了应对较高的电压，电解电容电路可以由多个电解电容串并联而成。

进一步，整流电路可以由多个二极管串联电路并联而成，二极管串联电路由两个二极管同向串联而成。此外，二级管的导通方向可以是变频器电路中负极向正极的方向。

进一步，逆变电路可以由多个绝缘栅双极型晶体管串联电路并联而成，绝缘栅双极型晶体管串联电路可以由两个绝缘栅双极型晶体管同向串联而成。

下面结合图1和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。

具体的，RST是接电网侧3相输入电，D1～D6是整流电路，K1、R1是预充电电路，用于在RST上电瞬间，限制上电时的冲击电路，C2、C3是变频器的母线电解电容，C1是母线薄膜电容，T1～T6是逆变IGBT。UVW直接接到电机侧，驱动电机的运行。

由于，电解电容的特点是电容容量大，体积也大，缺点是额定电压较低，在高压使用时需要串联，电解电容的内阻(ESR)较大，在通过纹波电流时，电解电容的损耗发热量大。电解电容的容量较大，但ESR也较高，因此电解电容所允许的纹波电流较小。所以电解电容方案的选型，通常是根据变频器的纹波电流来选择电解电容的容量，而如上面所述的电解电容的ESR较大，因此电解电容选型时，为了满足温升要求，电解电容的容量很大，成本和体积都较大。

另一方面，薄膜电容的优点是ESR小，从而损耗发热小，过冲击性电流能力大，同时电压可以做得更高，通常不需要串联就可以满足系统电压的要求，缺点是电容容量较小，容易导致母线电压的纹波电压较大，输出电流不稳的情况。如下图所示，使用薄膜电容，会导致DC+与DC-间的纹波电压较大，从而使输出电流也不大稳定，为了改善此现场，单纯薄膜电容作为母线电容的时候，薄膜电容的容量也不能太小，而由于在相同体积下，薄膜电容容量较小，因此需要多个薄膜电容并联以满足纹波电压的要求，增加了成本和体积。

本实用新型结合电解电容和薄膜电容的优点，在整流和逆变间的滤波电容，使用电解电容和薄膜电容组合的方式，按一定的容量比例，设计成混合型的母线电容，从而使母线电容即具有良好的平波稳压性能，同时又有较好的高频低阻回路。

本实用新型中的母线电容，包括电解电容，以及薄膜电容。其中电解电容靠近整流二极管放置，用于平波稳压整流出来的电，薄膜电容靠近逆变IGBT放置。用于吸收逆变IGBT开关所带来的纹波电流。这个的话，即能实现母线电压的平波稳压，又能实现逆变IGBT高频纹波电流的低阻回路。

由于电解电容的特性，其内阻ESR较大，而薄膜电容的特性，其ESR非常小，因此对于高频的纹波电流，绝大部分都流过薄膜电容，极少部分流过电解电容，而电容的损耗是跟电流平方成正比，这样就大大减少了电解电容的损耗发热，电解电容的容量和个数就可以大大减少，只需要根据母线纹波电压的要求，来选型电解电容即可。

对于本实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种组合母线电容的变频器电路，其特征在于，包括：整流电路、母线电容电路、逆变电路；

其中，所述母线电容电路包括电解电容电路与薄膜电容电路，且所述电解电容电路与所述薄膜电容电路并联连接，所述电解电容电路与所述整流电路输出并联，所述薄膜电容电路与所述逆变电路输入并联。

2.根据权利要求1所述的组合母线电容的变频器电路，其特征在于，还包括预充电电路；

所述预充电电路包括开关与电阻，且所述开关与电阻并联连接；

所述预充电电路连接于所述电解电容电路与变频器电路正极连接的一端，与所述整流电路连接的一端的之间。

3.根据权利要求1所述的组合母线电容的变频器电路，其特征在于，所述电解电容电路包括多个串并联的电解电容。

4.根据权利要求1所述组合母线电容的变频器电路，其特征在于，所述整流电路由多个二极管串联电路并联而成，所述二极管串联电路由两个二极管同向串联而成。

5.根据权利要求1所述组合母线电容的变频器电路，其特征在于，所述逆变电路由多个绝缘栅双极型晶体管串联电路并联而成，所述绝缘栅双极型晶体管串联电路由两个绝缘栅双极型晶体管同向串联而成。

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