專利名稱：多功能電能變換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電氣傳輸領域中的電氣傳輸裝置。
背景技術：
電能普遍應用在各種場合，隨著科技的日益發(fā)展，人們?yōu)楹侠砝秒娋W電能，滿足各種用電設施的不同需要開發(fā)出了各種各樣的電能傳輸裝置，如改變電壓的變壓器，實現交-直流變換的逆變器，改變輸出頻率的變頻器，以及各種保護電網電源不受污染的有源無功補償器，能量回饋裝置等。這些電能傳輸裝置的共同缺點是功能單一，性能也不能完全達到較為理想的工作狀態(tài)，如變壓器的變壓能力與自身的耗材成本、高溫絕緣之間的矛盾；逆變器的高壓傳遞與自身的低壓功率開關之間的矛盾和在高頻狀態(tài)下工作時產生的共模電壓對電機的危害以及傳至電網電源造成污染。為克服這些性能上的缺陷，現有的做法大都是采用對應的措施來解決這些在使用中出現的弊病，如前面所提及的逆變器，該逆變器主要由整流部分、濾波部分、逆變部分構成，這種逆變器工作時產生高頻和低頻兩種信號，它的電壓波形為脈寬調制波，電壓波形嚴重失真，諧波含量高，在工作時產生的高頻信號會形成一個共模電壓進入電機，從而導致電機發(fā)熱，損耗高，出力下降，噪聲大，對電機危害大；此外，該共模電壓還會由電機經大地傳至電網電源，造成污染。為克服共模電壓引起的這些缺陷，現有的一種做法是采用一個變壓器來抑制和隔離共模電壓，在隔離的同時也降低加于逆變部分的電壓以保證構成逆變部分的低耐壓功率開關正常工作。(參見“天津電氣傳動設計研究所”出版的《電氣傳動》雜志2002年第1期發(fā)表的“中壓電機變頻調速的幾種優(yōu)選方案”)這種做法的缺點是導致逆變器體積龐大，質量重，成本高，且僅能作為逆變器使用。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術的上述缺點，提供一種結構簡單，性能優(yōu)越，既可為電機之類的用電器提供所要求的優(yōu)質電能，又可作為保護電網電源不受污染的電網電源保護器使用的多功能電能變換器。
本發(fā)明的目的是通過抑制共模電壓的輸出、將脈寬調制波還原成正弦波電壓輸出這一技術方案來實現的。本多功能電能變換器的具體構成包括整流電路、與整流電路相接的濾波電路、與濾波電路相接的逆變電路、分別串接在逆變電路輸出線U、V、W上的差模電壓抑制電抗器LS1、LS2、LS3和濾波電容組，該濾波電容組由分別串接在U、V、W輸出線上的電容C3、C4、C5構成，電容C3、C4、C5的另一端并接構成一中點N，本發(fā)明的特征是在所述的差模電壓抑制電抗器和濾波電容組之間的逆變電路輸出線U、V、W上設有一閉合磁環(huán)，該閉合磁環(huán)以輸出線U、V、W同時并繞在閉合磁環(huán)上的方式設置。試驗證明，該閉合磁環(huán)對高頻信號有極大的阻擋作用，因此使電抗器和逆變電路中的各功率開關上流過的高頻電流大大降低，從根本上抑制了共模電壓的輸出，從而也保證了電感器不會過熱、各功率開關不會過壓而正常工作。利用電感器的儲能功能和濾波電容組對高頻分量的低阻抗而將高頻分量短路的作用，使輸出電壓波形為完整的正弦波形。從而使電機工作狀況大為改善。同時也避免了共模電壓傳至電網造成污染的情況發(fā)生。此時，將本逆變器的輸出線W、U、V與電網電源相接，本電能變換器即可作為“有源無功補償器”、“能量回饋裝置”，“PWM整流器”，“有源濾波器”使用，實現多功能。
在上述結構基礎上，將濾波電容組的中點N與逆變器濾波電路的直流電源的中點A相接且共接于地線端。利用電容的容抗遠小于電機的漏電容的容抗這一特性，將零序電流通路接至濾波電路的直流電源的中點A，由濾波電路中的電容所旁路吸收，從而避免了倍壓整流現象。這種結構特別適用于各類交流電機。
與前述現有同類產品相比，本發(fā)明的優(yōu)點是利用閉合磁環(huán)來隔離了高頻信號，大大降低了共模電壓的輸出，改善了電壓輸出波形，除可進一步改進電機的工況、延長電機工作壽命外，還可廣泛用于各種要求工作在標準正弦波電壓波形的各種用電器。如船舶動力電源、電力機車動力電源等。從結構上講，省略了變壓器，使結構極為簡單，成本大幅降低，體積和體重都大大減小。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作更進一步的說明，但本發(fā)明的內容不僅限于實施例中所涉及的內容。
圖1是本實施例的電路結構2是本發(fā)明的等效電路原理示意3是原有的逆變電源的等效電路原理示意圖具體實施方式
如圖1所示，本多功能電能變換器的具體構成包括整流電路、與整流電路相接的濾波電路、與濾波電路相接的逆變電路、分別串接在逆變電路輸出線U、V、W上的差模電壓抑制電抗器LS1、LS2、LS3和濾波電容組，該濾波電容組由分別串接在U、V、W輸出線上的電容C3、C4、C5構成，電容C3、C4、C5的另一端并接構成一中點N，在所述的差模電壓抑制電抗器LS1、LS2、LS3和濾波電容組C3、C4、C5之間的逆變電路輸出線U、V、W上設有一閉合磁環(huán)LF，該閉合磁環(huán)以輸出線U、V、W同時并繞在閉合磁環(huán)上的方式設置。即將三根輸出線U、V、W并纏在一起后再纏繞在閉合磁環(huán)上。其中構成本多功能電能變換器的整流電路，濾波電路，逆變電路，電感器LS和濾波電容組的構成以及各部分之間的結構關系均可沿用中國四川“成都佳靈電氣制造有限公司”生產的變頻器的結構形式。將濾波電容C3、C4、C5的中點N與濾波電路的直流電源的中點A分別接地也可起到同一效果。這種接法實質上也屬同一結構。圖2給出的是本發(fā)明的等效電路原理示意圖。其中R2為N、A兩點間的等效電阻，R1為電機DJ的等效阻抗，i為共模電流，R2接地，因為R2《R1，可認為該共模電流i短路而不流入電機線圈，從而達到消除或抑制共模電壓的目的。換句話說，由于電容C3、C4、C5的容抗遠小于電機線圈對地的等效阻抗，因而共模電流通過電容C3、C4、C5直接反饋到變頻器的直流母線中而不會進入電機線圈。而現有逆變電源的共模電壓引起的共模沖擊電流i(參見圖3)則流經了電機線圈的等效電阻R1、等效電感L1到接地線，由接地線返回到輸入電源B的接地線再返回到逆變電源VF。
權利要求
1.多功能電能變換器，包括整流電路、與整流電路相接的濾波電路、與濾波電路相接的逆變電路、分別串接在逆變電路輸出線U、V、W上的差模電壓抑制電抗器LS1、LS2、LS3和濾波電容組，該濾波電容組由分別串接在U、V、W輸出線上的電容C3、C4、C5構成，電容C3、C4、C5的另一端并接構成一中點N，其特征是在所述的差模電壓抑制電抗器和濾波電容組之間的逆變電路輸出線U、V、W上設有一閉合磁環(huán)，該閉合磁環(huán)以輸出線U、V、W同時并繞在閉合磁環(huán)上的方式設置。
2.如權利要求1所述的多功能電能變換器，其特征是所述的濾波電容組的中點N與逆變器濾波電路的直流電源的中點A相接且共接于地線端。
全文摘要
多功能電能變換器，涉及電力傳輸領域。其構成包括整流電路、與整流電路相接的濾波電路、與濾波電路相接的逆變電路、分別串接在逆變電路輸出線U、V、W上的差模電壓抑制電抗器LS
文檔編號H02M1/12GK1452309SQ0211361
公開日2003年10月29日 申請日期2002年4月15日 優(yōu)先權日2002年4月15日
發(fā)明者吳加林 申請人:吳加林