TW437147B - Converter circuit arrangement having a DC intermediate circuit - Google Patents

Description

^3 7/4 7 五、發明說明（υ 發明之背景 本發明之技 說明書申請專 置為依據。 發明之背景說 術領域係與各種電力電子電路有關。係以本 利範圍第1項導言中所揭示之轉換器電路配 此類 如：歐 號，以 號。該 器連接 以將交 動。直 中間電 如一個 轉磁場 器（υ 等轉換 式三相 卻無法 產生一 器和地 引起） 生。該 系統一 電路配 洲專利 及已公 種轉換 至一個 流電壓 流電壓 路。該 電動機 式電動 轉換器 器所採 電壓外 避免且 接地電 之間的 繼續不 接地電 寄生接 置己在 申請書 開之德 器配置 三相電 轉換成 係供應 直流中 )之第 機。目 )已普 用之工 ，該等 不平衡 流，該 寄生電 斷地被 流之路 地電容 一些專利申請案件中有 682 40 2 號及EP 申請書第DE 196 第EP 〇 國專利 中有一 壓供電 直流電 至一個 間電路 ~轉換 前，附 遍用以 作原理 轉換器 的所謂 接地電 溶1 (主 上述共 徑係由 所揭露，例 0 758 161 0 7 2 0 1 A1 個第一轉換器，可經由一變壓 網路。該第一轉 壓\但同時也可 由一些電容器 連接至一個可驅 器電路。該電動 換器電 使電力 所組成 路係用 雙向流 之直流 動一負載（例 帶一直流中間電 驅動旋轉磁場式 所致，除可產生 通常也會產生一 「共模電壓」。 流之發生原因係 要係因帶有隔離 模電壓充電和放 :轉換器一接地 轉換器所構成的迴路 機應係 路之頻 機器。 所需要 種雖不 此 丘 由於介 夕卜皮之 電等作 點接 。若干 一種旋 率轉換 由於該 的平衡 需要但 模電壓 於轉換 電纜所 用而產 地導體 現代化

$ 5頁 437? 4 7 五、發明說明（2) 的系統，在設計上都會儘量 此項原則當然也適用於前述 在其通路上流動時會激發一 高到一相當大的幅度。因此 形成額外的負載。再者，此 地電流亦會觸發各相關過流 應，整個轉換器的設計限度 半導體式開關的切換動作速 響不大。但是’當切換率頻 時，此一問題的影響已曰益 頻率增高的需要，必須考慮 衰減。為此*在前述第DE 1 請書中乃介紹了一種在中間 的方法，以解決上述問題。 組濾、波電容器。變壓器的一 正極通路内，而變壓器的另 路通路之負極通路内；如此 對該變壓器的鐵芯發生極化 電流量。 上述之轉換器電路配置特 (例如：電路之額定電壓在 換器之缺點乃是其不能驅動 器。第一轉換器内之轉換操 出現非正弦電屋，而且，由 減低電路上可能引起之損失。 之接地電流，因為，接地電流 種振盪效應，因而使該電流增 ’等於是對轉換器之各種組件 種在平衡電流上額外加上的接 保護臨界值。為避免此種效 必須提高。在過去，因為各種 度極低，此一額外損失問題影 率和切換側面梯度已增高之同 嚴重。因此，為因應切換動作 以技術措施將上述之共模電壓 9 6 〇 7 2 0 1 A1號之德國專利申 電路中增用一干擾保護濾波器 該遽波器包括一個變壓器和一 邊繞線組連接在該中間電路的 一邊繞線組則連接在該中間電 連接乃可使不平衡的接地電流 作用，從而可降低接地電流之 別適用於低電譽範圍之電路 一千伏特以下者）。但上述轉 各種不同種類之旋轉磁場式機 作程序導致在電動機各接頭處 於經由各濾波電容器進行之電

第6頁 ^371 4 7 五、發明說明（3) 容性接地操作也會使上述共 產生電壓尖波。因此，必須 使用之複雜結構電動機。 發明之概略 因此，本發明之目的乃係 置，可將電壓饋送至各種標 弦終端電壓之電動機；並可 路中使用該電路配置。此項 書中所主張的各項特點之轉 根據本發明原理，完成上 接地式星形連接點之濾波器 負載之間。如此設計，在負 電壓，可用以供應任何種旋 根據本發明設計之轉換器 系統，因為此種修改工作並 統電路中加用本發明揭示的 之功效。例如，各種裝置能 在上述中間電路中裝有一 器’ ~邊繞線組連接在正回 在負回路中。兩個繞線組係 聯。此項連接方法僅對兩組 需要且不平衡的電流成份造 器的鐵芯磁化，並可減低共 流成份’在一邊繞線組中以 模電愿在|叙 ^电勖機和接地端之間 设计能邀久^ ,, /、各種非正弦電壓配合 提供一種新穎的轉換器電路配 準式電動機，例如，需要一正 在中—高電壓範圍内操作之電 目的可由具有本發明專利申請 換器電路裝置達成之。 述目的之作法，係將一個具有 連接'•在上述第二轉換器和電路 載兩端之間即會產生一正弦 轉磁場式電機。 電路配置也可用以修改現用之 不需要更換現用之機器。在系 轉換器系統可收大量節省能源 以不同的速度操作。 個至少有兩組繞線組的變壓 路中’而另一邊繞線組則連接 構成磁性_合，並且相互並 繞線組内以相同方向流動之不 成影響。因此，既可使該變壓 模電流。電路所需要的平衡電 某一方向流動的電流和在另一

第7頁 437/ 4 7 五、發明說明¢4) 繞線組中以相反方向流動的電流受到之影響甚小。 該變壓器亦可連接在電源和上述第一轉換器之間的電流 通路内 > 或連接在上述第二個轉換器和電路負載之間的電 流通路内。 在另一理想的本發明具體實例中，可利用另一種更經濟 的方法設計該變壓器，其方法使加裝第三個繞線組，也以 機械耦合方式和前述兩個繞線組配置在一起，且第三個繞 線組並與一衰減電阻連接。在第三繞線組内流動之共模電 流所感應產的電壓即可在該電阻上消耗掉。 按照本說明書所提出的申請專利範圍各項要點，也可設 計出具有本發明各項優點之具跣實例。 附圖簡要說明 參閱下列與各項附圖有關之詳細說明後，讀者對本發明 以及附帶之各項優點當會獲得更完整之認識： 圖1所示係本發明一種理想具體實例之電路概略圖； 圖2所示係本發明第二種具體實例之概略圖； 圖3所示係本發明第三種具體實例之概略圖； 各圖示中電路元件之標號以及其代表之電路元件名稱詳 如附件電路元件標號一覽表所列。 本發明具體實例之詳細說明 現在請參閱各附圖，各附圖中凡以相同標號標示之處均 代表相同或同一電路元件。圖1為本發明一種具體實例之 概略圖。圖中之7代表一個三相電壓供應網路，該網路經 由一主要變壓器連接至第一轉換器1。該網路所使用之外

4幻1 4 五、發明說明（5) 塞 E~ ^ 3離外皮的各連接電纜構成電纜電感（圖中未顯示） 、及電燦電容Cc。電壓供應網路7之交流電壓在轉換器1中 ^轉換為直流電壓。直流中間電路3中含有中間電路電容 2k，分別連接至一正極性路徑4和一負極性路徑5。 直流中間電路3係連接至第二轉換器2，該第二轉換器2係 用以將直流電壓轉換回具有各種不同頻及波幅之交流電 壓。 。如圖中具體實例所示，第二轉換器2係一三點式倒反 2 °因此’也有兩個串接之中間電路電容器Czk，並在二 之共同連接點處形成一中性接點卟。轉換器2驅動—個 拉裁6，例如為一變速電動機M、負載6和轉換器2之間的連 接電缓也會形成電缓電容Cc和電缓電感（本圖中未顯示

Cf依ΐ本發明原理’有一個Lc渡波器（包括—漶波電容 慮波電感⑴配置在負載6和轉換w之間。 彻祕& 遣壓為8。該變壓器至少有兩 堯線組’第-個繞線組9係配置在正極性路徑一 個繞線組1 0則係配置在負極性路 弟― 序如下：前述之LC編將以5二該電路之操作程 含有之諧波濾除，因此，僅有 產生之倒反器電壓中 述負載電動器…於該電：：：波電壓才被供應至上 需降低驅動電壓。但在實用時，^接又5自波電壓，因此不 (三相）譜波發生作用。各不渡波器僅對各平衡 模電壓諧波）則不受影響。該墙/增波（同相位諧波或共 地。此種結構之效果，一方面:'皮器之星形接點係確實接 疋亚無共模電壓被施加至該

ΙΜ

莓37/4 7 五、發明說明（6) 電動機上（先決條件乃係所使用之電動機均為標準電動機 )。但另一方面，無可避免的共模電壓也可以在本電路配 置之其餘部份（第一轉換器1 ’中間電路，第二轉換器2， 變壓器電纜，變塵器之第二繞線組）與接地點之間因發生 電壓下降致應而降低。因此’原來積聚在各個接地電容器 上之電荷乃隨共模電壓之頻率使前述之接地電流逆向流 動。 平衡之負載電流在變壓器8之第一繞線組9内循某一方向 流動時，在第二繞線經1 〇内之電流則係以相反方向流動。 因此，變虔器8之鐵芯未被磁化。因而負載電流對變壓器g 並無任何影響。但’相反的是、不平衡之接地電流則在該 變壓器兩個繞線組9和1 0内隨時都是循相同方向流動。如 此，變壓器的鐵芯乃被磁化，且接地電流即可有效地降 低。如果該變壓器僅有兩個繞線組，則變壓器8的體積就 會很大而不合經濟原則。為此，乃在該變壓器内增加一個 第二繞線組11 ,並使其與一衰減電阻Μ的兩端連接。因 此’接地電流可在該衰減電阻上感應產生一個電壓進而 使該電壓在該衰減電阻上消耗掉。如此即可有效地衰減前 述之不需要且不平衡之共模電流。 變壓器8另有一項優點，亦即，當電流發生故障時，該 變壓器的功能相當於一個短路電流限制器。例如：轉換器 1内之某一二極體故障時，上述中間電路電容器Czk即可 經由該故障整流器進行放電。此一放電現象所發生的短路 電流在匯流排系統上施加报大的電力，進而可能導致中間

7f 4 7 五、發明說明（7) - 電流電容器Czk之損壞。但在此時，變壓器8内的雜散電 感則可將上述電流限制在一可被接受的程度。 圖2所示之具體實例中，該變壓器8係連接在負載6和第 二轉換器2之間。在圖中所示之三相電力供應之應用上， 變塵器8有三個主要繞線組’亦即第9，1〇和n ;第三個緩 線組也是連接在一衰減電阻以的兩端。 、 圖3所示之另一具體實例中，變壓器8係配置在電壓 供應網路7和第一轉換器1之間。 已就本發明的原理，利用 個使用一三點式倒反器 以 LC遽波器結構之具體實例詳加說明。但，這並非本發 j的最重要的目的。最重要的 '點則是本發明係與一含有 :直流中間電路之轉換器有關^實行本發明時，亦 ^他具體模式，例如：利用兩點式轉換器或多層次轉換器 寻方式均可。 、 各Κι古Ϊ據上述本發明的詳細說日月，可對本發明進行 發日4 修改及變更。…讀者應了解，實行本 可辕3兔離本說明書所列明之申請專利範圍，也 用，、上迷成明不同的方式為之。

437T 4 7 五、發明說明（8) 圖示電路元件編號一賢，表 1 第 一轉換器 2 第 二轉換器 3 中 間電路 4 正極性路徑（通 5 負 極性路徑（通 6 負 載 7 電壓供應網路 8 變 壓器 9 第 一繞線組 10 第 二繞線組 11 第 三繞線組 Rd 衰 減電阻 Cc 電 纜電容 Cz k 中 間電路電容器 Np 中性接點 Lf 濾 波器電感 Cf 濾 波器電容 M 電動機

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Claims (1)

1. 437/4 7 ^---- 々、申請專利範圍 β ^ /種轉換器電路配置，含有： 一轉換 (a)-個與電壓供應網路（7)連接之第 器⑴； (b) —個與負載（6)連接之第二轉換器（2); (c ) 一個直流中間電路（3)，包括一正極性路徑（4) 及一負極性路徑（5);第一轉換器（])係經由該 中間電路（3)與第二轉換器（2)連接； (d ) —個變壓器（8 )，至少有兩個繞線組（9及1 〇 )， 彼此間構成磁耗合關係，其中之： 一 一個繞線組係插入在電壓供應網路（7)和 第一轉換器（1)4間的每一條導線之間，或 一 一個繞線組係插入在中間電路（3 )之正極 性路徑（4 )中，而另一個繞線組則插入在 該中間電路（3)的負極性路徑（5)中，或 一—個繞線組係插入在第二轉換器（2)和負 载（6)之間每一條導線之間， 其中： (e)有一個接地之LC濾波器（Lf’Cf)係連接在！ (6 )和第二轉換器（2 )之間。 中哕德π δ月專利範圍第1項說明之轉換器電路配置 Τ-发燹壓 此，♦ — °的兩個繞線組彼此係呈平行配置關係， 田個繞線組中流動的電流係循負的方向流 者就會產中流動的電流亦係循負載的方向流動時 生相同的變壓器磁化方向。 其 如 且

   第13頁 437ί 4 7 六、申請專利範圍 3. 根據申請專利範圍第1或2項說明之轉換器電路配 置，其中之變壓器（8)另有一第三繞線組（11)，也係與前 述兩個繞線組（9及1 0 )之間有磁化耦合關係 > 並連接至一 衰減電阻器（Rd)。 4. 根據申請專利範圍第1或2項說明之轉換器電路配 置，其中之第二轉換器（2)有一三點式倒反器連接方式， 並由一個在上述正極性路徑和負極性路徑之間串接之兩個 中間電路電容器（Czk)形成一中性接點（Np)。

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