[发明专利]用于变速驱动器的共模和差模过滤器

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2007年10月31日提交的美国非临时专利申请 No.11/931,993的利益，该非临时专利申请要求了2007年1月22日 提交的要求了优先权的美国临时专利申请No.60/885,932的利益。

背景

本申请总体涉及变速驱动器。更具体而言，本申请涉及用于包括 有源转换器的变速驱动器的共模和差模过滤器。

用于加热、通风、空调和制冷(HVAC及R)应用的变速驱动器(VSD) 一般包括整流器或转换器、DC线路和逆变器。引入有源转换器技术以 提供功率因素校正和减少的输入电流谐波的VSD与常规VSD相比，也 产生了到电动机定子绕组的显著更高水平的共模RMS和峰峰电压。该 共模电压可导致电动机和压缩机轴承(bearing)形成凹槽(fluting)， 并且这些导致电流流过机械轴承的共模电压可能导致电动机和/或压 缩机中的过早轴承损坏。

使用同步d-q参考系的有源转换器控制方法的合适运用要求知晓 输入线电压的瞬时相角。如果参考系角度不正确或者为未知的，则不 能适当地控制输入功率因素和给具有有源转换器的变速驱动器(VSD) 的输入电流的谐波失真。如果要求VSD抵御(ride-through)输入线 电压的扩展损失以及在电力恢复时再同步到输入电源，则需要在失去 电源期间保持期望的d-q参考系角度的装置。此外，还需要快速回锁 到输入电源线电压以及产生线电压的实际相角的装置。所需要的是满 足这些需要中的一个或多个或提供其它有利特征的系统和/或方法。尽 管本发明特别针对包括有源转换器型AC-DC转换器拓扑的VSD，但本 发明对利用常规AC-DC整流转换器的VSD也有效。

根据本说明书，其它特征和优点将变得明显。所公开的教导扩展 到那些落入权利要求的范围内的实施方案，而不论这些实施方案是否 实现前述需要中的一个或多个。

发明内容

本发明针对供在三相脉宽调制(PWM)变速驱动器(VSD)上应用-- 优选供在具有有源转换器拓扑的PWM VSD上应用——的电路。

在一个实施方案中，变速驱动器系统被配置为接收处于固定AC输 入电压幅度和频率的输入AC电力并提供处于可变电压和可变频率的 输出AC电力。该变速驱动器包括连接到提供输入AC电压的AC电源的 转换器级。该转换器级被配置为将输入AC电压转换成升高的DC电压。 一DC线路连接到该转换器级，该DC线路被配置为过滤和存储来自转 换器级的升高的DC电压。一逆变器级连接到该DC线路，该逆变器级 被配置为将来自DC线路的升高的DC电压转换成具有可变电压和可变 频率的输出AC电力。最后，一输入过滤器在转换器级的输入处连接到 VSD，用于过滤由传导电磁干扰或AC电源处存在的射频干扰引起的共 模分量和差模分量。

另一实施方案涉及用于过滤共模和差模电流的输入过滤器。该输 入过滤器包括具有三个绕组的三相感应器。该三相感应器的每个绕组 包括将该每个绕组分成一对感应器部分的中心抽头。三个电容器构成 的三相输入电容器组以Y字结构一端连接到三个中心抽头，相对端连 接到公共点。该三相输入电容器组被配置为基本对高于一预定基频的 频率提供短路，用以通过该三相电容器组避开高于一预定基频的频率， 同时让该预定基频传到电源。

还一实施方案涉及用于过滤与变速驱动器相关联的共模和差模电 流的输出过滤器。该输出过滤器包括三个电容器构成的第一输出电容 器组。该第一输出电容器组中的每个电容器以Y字结构连接到逆变器 级的输出相。该第一输出电容器组的三个电容器各在与输出相连接相 对的端共同连接在公共电容器连接处。该公共电容器连接还连接到大 地。