CN2794028Y

CN2794028Y - 带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器

Info

Publication number: CN2794028Y
Application number: CN 200520020743
Authority: CN
Inventors: 姜艳姝; 徐殿国; 刘宇; 赵洪; 高俊山
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2015-04-29

Abstract

带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器，它涉及的是变频器滤波技术领域。它可解决现有变频器在使用中产生有危害性的高频共模电压的问题。(Q1～Q3)、Q7、Q8的集电极接+Vcc，(Q4～Q6)、Q9、Q10、C2的一端的发射极接－Vcc，Q1的发射极与Q4的集电极接L1的首端，Q2的发射极与Q5的集电极接L2的首端，Q3的发射极与Q6的集电极接L3的首端，2的脚(1～10)分别接(Q1～Q10)的基极；Q7的发射极、Q9的集电极接L4的首端，Q8的发射极、Q10的集电极、R的一端接L5的末端，R、C1、C2的另一端、L4的末端接L5的首端，(L1～L3)的末端分别接3的输入端。本实用新型能滤除现有变频器在使用中产生的高频共模电压。

Description

带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器

技术领域：

本实用新型涉及的是变频器应用技术领域，具体是一种带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器。

背景技术：

变频调速是一项效益高、性能好、应用广泛的电动机控制技术，已经广泛的应用在工业、农业、国防等领域中，然而变频器(PWM)在使用中会产生有危害性的高频共模电压，高频共模电压会在电动机铁心叠片中激励出涡流引起热损耗，致使效率降低；当高频共模电压的频率与电动机零部件的固有振荡频率相近时，会诱使其发生机械共振和噪声，加速部件的损坏；又因电源线路、电动机内部都存在寄生电容，将产生充放电现象，使转子与定子之间产生的电压差击穿润滑油膜，而损坏轴承、引起保护电路误动作。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器。本实用新型可解决现有变频器在使用中产生有危害性的高频共模电压的问题。它包括第一绝缘栅双极晶体管Q1、第二绝缘栅双极晶体管Q2、第三绝缘栅双极晶体管Q3、第四绝缘栅双极晶体管Q4、第五绝缘栅双极晶体管Q5、第六绝缘栅双极晶体管Q6，它还包括DSP控制单元2、第七绝缘栅双极晶体管Q7、第八绝缘栅双极晶体管Q8、第九绝缘栅双极晶体管Q9、第十绝缘栅双极晶体管Q10、五绕组共模变压器1、电阻R、第一电容C1、第二电容C2；第一绝缘栅双极晶体管Q1的集电极、第二绝缘栅双极晶体管Q2的集电极与第三绝缘栅双极晶体管Q3的集电极相互连接并接电源+Vcc端，第四绝缘栅双极晶体管Q4的发射极、第五绝缘栅双极晶体管Q5的发射极与第六绝缘栅双极晶体管Q6的发射极相互连接并接电源-Vcc端，第一绝缘栅双极晶体管Q1的发射极与第四绝缘栅双极晶体管Q4的集电极连接并接五绕组共模变压器1中的初级第一线圈L1的首端，第二绝缘栅双极晶体管Q2的发射极与第五绝缘栅双极晶体管Q5的集电极连接并接五绕组共模变压器1中的初级第二线圈L2的首端，第三绝缘栅双极晶体管Q3的发射极与第六绝缘栅双极晶体管Q6的集电极连接并接五绕组共模变压器1中的初级第三线圈L3的首端，DSP控制单元2的六个逆变控制输出端脚1、脚2、脚3、脚4、脚5、脚6分别连接第一绝缘栅双极晶体管Q1的基极、第二绝缘栅双极晶体管Q2的基极、第三绝缘栅双极晶体管Q3的基极、第四绝缘栅双极晶体管Q4的基极、第五绝缘栅双极晶体管Q5的基极、第六绝缘栅双极晶体管Q6的基极；第七绝缘栅双极晶体管Q7的集电极、第一电容C1的一端连接第八绝缘栅双极晶体管Q8的集电极并接电源+Vcc端，第九绝缘栅双极晶体管Q9的发射极、第二电容C2的一端连接第十绝缘栅双极晶体管Q10的发射极并接电源-Vcc端，第七绝缘栅双极晶体管Q7的发射极、第九绝缘栅双极晶体管Q9的集电极连接五绕组共模变压器1中的次级第一线圈L4的首端，第八绝缘栅双极晶体管Q8的发射极、第十绝缘栅双极晶体管Q10的集电极、电阻R的一端连接五绕组共模变压器1中的次级第二线圈L5的末端，电阻R的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、五绕组共模变压器1中的次级第一线圈L4的末端连接五绕组共模变压器1中的次级第二线圈L5的首端，DSP控制单元2的四个抑制共模电压输出端脚7、脚8、脚9、脚10分别连接第七绝缘栅双极晶体管Q7的基极、第八绝缘栅双极晶体管Q8的基极、第九绝缘栅双极晶体管Q9的基极、第十绝缘栅双极晶体管Q10的基极；五绕组共模变压器1中的初级第一线圈L1的末端、初级第二线圈L2的末端、初级第三线圈L3的末端分别连接电动机3的三个电源输入端。本实用新型能抑制、滤除现有变频器在使用中产生的高频共模电压，并具有结构简单体积小、能集成模块形式、使用方便、容易制造、易维护的优点。本实用新型的有益效果可由具体实测电路的波形图来验证，如图3、图4。

附图说明：

图1是本实用新型的电路结构示意图，图2是图1中的五绕组共模变压器1的结构示意图，图3是使用没有有源滤波装置的变频器时电动机输入端的共模电压波形图，图4是使用本实用新型时电动机输入端的共模电压波形图。

具体实施方式：

结合图1、图2说明本实施方式，它由第一绝缘栅双极晶体管Q1、第二绝缘栅双极晶体管Q2、第三绝缘栅双极晶体管Q3、第四绝缘栅双极晶体管Q4、第五绝缘栅双极晶体管Q5、第六绝缘栅双极晶体管Q6、DSP控制单元2、第七绝缘栅双极晶体管Q7、第八绝缘栅双极晶体管Q8、第九绝缘栅双极晶体管Q9、第十绝缘栅双极晶体管Q10、五绕组共模变压器1、电阻R、第一电容C1、第二电容C2组成；第一绝缘栅双极晶体管Q1的集电极、第二绝缘栅双极晶体管Q2的集电极与第三绝缘栅双极晶体管Q3的集电极相互连接并接电源+Vcc端，第四绝缘栅双极晶体管Q4的发射极、第五绝缘栅双极晶体管Q5的发射极与第六绝缘栅双极晶体管Q6的发射极相互连接并接电源-Vcc端，第一绝缘栅双极晶体管Q1的发射极与第四绝缘栅双极晶体管Q4的集电极连接并接五绕组共模变压器1中的初级第一线圈L1的首端，第二绝缘栅双极晶体管Q2的发射极与第五绝缘栅双极晶体管Q5的集电极连接并接五绕组共模变压器1中的初级第二线圈L2的首端，第三绝缘栅双极晶体管Q3的发射极与第六绝缘栅双极晶体管Q6的集电极连接并接五绕组共模变压器1中的初级第三线圈L3的首端，DSP控制单元2的六个逆变控制输出端脚1、脚2、脚3、脚4、脚5、脚6分别连接第一绝缘栅双极晶体管Q1的基极、第二绝缘栅双极晶体管Q2的基极、第三绝缘栅双极晶体管Q3的基极、第四绝缘栅双极晶体管Q4的基极、第五绝缘栅双极晶体管Q5的基极、第六绝缘栅双极晶体管Q6的基极；第七绝缘栅双极晶体管Q7的集电极、第一电容C1的一端连接第八绝缘栅双极晶体管Q8的集电极并接电源+Vcc端，第九绝缘栅双极晶体管Q9的发射极、第二电容C2的一端连接第十绝缘栅双极晶体管Q10的发射极并接电源-Vcc端，第七绝缘栅双极晶体管Q7的发射极、第九绝缘栅双极晶体管Q9的集电极连接五绕组共模变压器1中的次级第一线圈L4的首端，第八绝缘栅双极晶体管Q8的发射极、第十绝缘栅双极晶体管Q10的集电极、电阻R的一端连接五绕组共模变压器1中的次级第二线圈L5的末端，电阻R的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、五绕组共模变压器1中的次级第一线圈L4的末端连接五绕组共模变压器1中的次级第二线圈L5的首端，DSP控制单元2的四个抑制共模电压输出端脚7、脚8、脚9、脚10分别连接第七绝缘栅双极晶体管Q7的基极、第八绝缘栅双极晶体管Q8的基极、第九绝缘栅双极晶体管Q9的基极、第十绝缘栅双极晶体管Q10的基极；五绕组共模变压器1中的初级第一线圈L1的末端、初级第二线圈L2的末端、初级第三线圈L3的末端分别连接电动机3的三个电源输入端。DSP控制单元2选用的型号为TMS320F240，第一绝缘栅双极晶体管Q1、第二绝缘栅双极晶体管Q2、第三绝缘栅双极晶体管Q3、第四绝缘栅双极晶体管Q4、第五绝缘栅双极晶体管Q5、第六绝缘栅双极晶体管Q6选用IPM智能功率模块代替，第七绝缘栅双极晶体管Q7、第八绝缘栅双极晶体管Q8、第九绝缘栅双极晶体管Q9、第十绝缘栅双极晶体管Q10选用单相变频调速器CM50DY-12H代替。所述五绕组共模变压器1的铁心由第一环型铁芯1-1、第二环型铁芯1-2组成；次级第一线圈L4绕制在第一环型铁芯1-1上，次级第二线圈L5绕制在第二环型铁芯1-2上，初级第一线圈L1、初级第二线圈L2、初级第三线圈L3都绕制在第一环型铁芯1-1和第二环型铁芯1-2上，次级第一线圈L4、次级第二线圈L5的绕制方向与初级第一线圈L1、初级第二线圈L2、初级第三线圈L3的绕制方向相反。五绕组共模变压器1中的初级第一线圈L1、初级第二线圈L2、初级第三线圈L3、次级第一线圈L4、次级第二线圈L5的匝数比为1∶1∶1∶1∶3/2。工作原理：DSP控制单元2驱动第一绝缘栅双极晶体管Q1、第二绝缘栅双极晶体管Q2、第三绝缘栅双极晶体管Q3、第四绝缘栅双极晶体管Q4、第五绝缘栅双极晶体管Q5、第六绝缘栅双极晶体管Q6工作，同时DSP控制单元2根据第一绝缘栅双极晶体管Q1、第二绝缘栅双极晶体管Q2、第三绝缘栅双极晶体管Q3、第四绝缘栅双极晶体管Q4、第五绝缘栅双极晶体管Q5、第六绝缘栅双极晶体管Q6的工作状态计算出共模电压的大小、相位等数据，并依据上述共模电压的数据对第七绝缘栅双极晶体管Q7、第八绝缘栅双极晶体管Q8、第九绝缘栅双极晶体管Q9、第十绝缘栅双极晶体管Q10进行驱动，在次级第一线圈L4、次级第二线圈L5中产生与共模电压大小相等、相位相同的高频电压，因次级第一线圈L4、次级第二线圈L5相对于初级第一线圈L1、初级第二线圈L2、初级第三线圈L3反向绕制，即通过电感耦合原理把初级第一线圈L1、初级第二线圈L2、初级第三线圈L3上的高频共模电压抑制消除掉。

Claims

1、带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器，它包括第一绝缘栅双极晶体管(Q1)、第二绝缘栅双极晶体管(Q2)、第三绝缘栅双极晶体管(Q3)、第四绝缘栅双极晶体管(Q4)、第五绝缘栅双极晶体管(Q5)、第六绝缘栅双极晶体管(Q6)，其特征在于它还包括DSP控制单元(2)、第七绝缘栅双极晶体管(Q7)、第八绝缘栅双极晶体管(Q8)、第九绝缘栅双极晶体管(Q9)、第十绝缘栅双极晶体管(Q10)、五绕组共模变压器(1)、电阻(R)、第一电容(C1)、第二电容(C2)；第一绝缘栅双极晶体管(Q1)的集电极、第二绝缘栅双极晶体管(Q2)的集电极与第三绝缘栅双极晶体管(Q3)的集电极相互连接并接电源(+Vcc)端，第四绝缘栅双极晶体管(Q4)的发射极、第五绝缘栅双极晶体管(Q5)的发射极与第六绝缘栅双极晶体管(Q6)的发射极相互连接并接电源(-Vcc)端，第一绝缘栅双极晶体管(Q1)的发射极与第四绝缘栅双极晶体管(Q4)的集电极连接并接五绕组共模变压器(1)中的初级第一线圈(L1)的首端，第二绝缘栅双极晶体管(Q2)的发射极与第五绝缘栅双极晶体管(Q5)的集电极连接并接五绕组共模变压器(1)中的初级第二线圈(L2)的首端，第三绝缘栅双极晶体管(Q3)的发射极与第六绝缘栅双极晶体管(Q6)的集电极连接并接五绕组共模变压器(1)中的初级第三线圈(L3)的首端，DSP控制单元(2)的六个逆变控制输出端脚1、脚2、脚3、脚4、脚5、脚6分别连接第一绝缘栅双极晶体管(Q1)的基极、第二绝缘栅双极晶体管(Q2)的基极、第三绝缘栅双极晶体管(Q3)的基极、第四绝缘栅双极晶体管(Q4)的基极、第五绝缘栅双极晶体管(Q5)的基极、第六绝缘栅双极晶体管(Q6)的基极；第七绝缘栅双极晶体管(Q7)的集电极、第一电容(C1)的一端连接第八绝缘栅双极晶体管(Q8)的集电极并接电源(+Vcc)端，第九绝缘栅双极晶体管(Q9)的发射极、第二电容(C2)的一端连接第十绝缘栅双极晶体管(Q10)的发射极并接电源(-Vcc)端，第七绝缘栅双极晶体管(Q7)的发射极、第九绝缘栅双极晶体管(Q9)的集电极连接五绕组共模变压器(1)中的次级第一线圈(L4)的首端，第八绝缘栅双极晶体管(Q8)的发射极、第十绝缘栅双极晶体管(Q10)的集电极、电阻(R)的一端连接五绕组共模变压器(1)中的次级第二线圈(L5)的末端，电阻(R)的另一端、第一电容(C1)的另一端、第二电容(C2)的另一端、五绕组共模变压器(1)中的次级第一线圈(L4)的末端连接五绕组共模变压器(1)中的次级第二线圈(L5)的首端，DSP控制单元(2)的四个抑制共模电压输出端脚7、脚8、脚9、脚10分别连接第七绝缘栅双极晶体管(Q7)的基极、第八绝缘栅双极晶体管(Q8)的基极、第九绝缘栅双极晶体管(Q9)的基极、第十绝缘栅双极晶体管(Q10)的基极；五绕组共模变压器(1)中的初级第一线圈(L1)的末端、初级第二线圈(L2)的末端、初级第三线圈(L3)的末端分别连接电动机(3)的三个电源输入端。

2、根据权利要求1所述的带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器，其特征在于五绕组共模变压器(1)的铁心由第一环型铁芯(1-1)、第二环型铁芯(1-2)组成；次级第一线圈(L4)绕制在第一环型铁芯(1-1)上，次级第二线圈(L5)绕制在第二环型铁芯(1-2)上，初级第一线圈(L1)、初级第二线圈(L2)、初级第三线圈(L3)都绕制在第一环型铁芯(1-1)和第二环型铁芯(1-2)上，次级第一线圈(L4)、次级第二线圈(L5)的绕制方向与初级第一线圈(L1)、初级第二线圈(L2)、初级第三线圈(L3)的绕制方向相反。

3、根据权利要求1所述的带有能滤除高频共模电压的有源滤波装置的变频器，其特征在于五绕组共模变压器(1)中的初级第一线圈(L1)、初级第二线圈(L2)、初级第三线圈(L3)、次级第一线圈(L4)、次级第二线圈(L5)的匝数比为1∶1∶1∶1∶3/2。