[实用新型]改善共模干扰的变频驱动系统

说明书

本实用新型提供一种改善共模干扰的变频驱动系统，包括：功率变换器，将输入交流电转换为直流母线电压；逆变器，连接于功率变换器的输出端，将直流母线电压转化为输出交流电；电机，连接于逆变器的输出端，电机的外壳连接变频驱动系统内部的地，受输出交流电的驱动运转；至少一散热器，绝缘固定于功率变换器及逆变器的功率半导体器件上。本实用新型可减小系统体积、简化接线、降低成本。

技术领域

本实用新型涉及变频领域，特别是涉及一种改善共模干扰的变频驱动系统。

背景技术

变频驱动系统通过改变电动机电源频率实现速度调节，从而调节负载，起到降低功耗，减小损耗，延长设备使用寿命的作用，变频是一种理想的高效率、高性能的调速手段，已被越来越多地应用到家电领域。如图1所示，变频驱动系统1包括功率变换器11、逆变器12、电机13及散热器T1、T2，功率变换器11将输入交流电转换为直流母线电压，逆变器12将直流母线电压转换为，以此驱动电机13的绕组工作。在测试条件下，通过线路阻抗稳定网络14的固定阻抗测试共模干扰是否在标准以内；在实际工作环境下，所述线路阻抗稳定网络14不存在。

变频驱动系统中的传导共模电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference)主要包括功率变换器传导共模电磁干扰以及逆变电路传导共模电磁干扰。

功率变换器传导共模电磁干扰的来源主要是电路中电位随时间剧烈改变的电节点在其对地的分布电容中产生位移电流，并流过地回路而造成的。通常，功率变换器11中金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)Q11的漏极经其封装壳的散热金属层通过绝缘垫片固定在外接散热器T1上，因此，金属-氧化物半导体场效应晶体管Q11的漏极对散热器T1存在一个分布电容Cj1，而散热器T1对地存在一个分布电容Ct1。与金属-氧化物半导体场效应晶体管Q11的漏极相连的节点n1的电位随金属-氧化物半导体场效应晶体管Q11的通断状态的改变而剧烈变化，即节点n1的du/dt很大。由此，节点n1的du/dt在分布电容Cj1和Ct1上会产生一个大的位移电流icm1，而该位移电流icm1通过接地线流入地回路中，形成共模干扰。

同样的，逆变电路12中各个绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)Q21～Q26的漏极经其封装壳的散热金属层通过绝缘垫片固定在外接散热器T2上，因此，各个绝缘栅双极型晶体管Q21～Q26的漏极对散热器T2各存在一个大的分布电容Cj31、Cj32、Cj33，而散热器T2对地存在一个分布电容Ct2；节点n21、n22、n23的电位随逆变电路12中各个绝缘栅双极型晶体管Q21～Q26的通断状态的改变而剧烈变化，即这三个节点的du/dt很大；由此，节点n21、n22、n23的du/dt在分布电容Cj31、Cj32、Cj33以及Ct2上会分别产生大的位移电流icm2，而上述三个位移电流icm2合并后通过接地线流入地回路中，形成共模干扰。并且，由于电机13外壳接地，考虑到逆变电路12三相输出端连接电机线圈的节点n21、n22、n23对电机外壳各存在一个大的分布电容Cj21、Cj22、Cj23，而如前所述节点n21、n22、n23的du/dt很大，由此，节点n21、n22、n23的du/dt在电机线圈对电机外壳分布电容Cj21、Cj22、Cj23上会分别产生大的位移电流icm3，而上述三个位移电流icm3合并后通过电机外壳的接地线流入地回路中，形成共模干扰。

如图2所示，现有技术一般通过在交流电源输入端设置多级共模滤波器15来改善功率变换器传导共模电磁干扰；其缺点是多级共模滤波器15的体积较大，设置在电路板上需占用较大位置，使得电路板的尺寸也必需相应增大；另外，引入多级共模滤波器15也会使得系统的成本增加。现有技术还通过在逆变电路12输出端与电机13输入端之间设置三相共模滤波器16来改善逆变电路传导共模电磁干扰；如果使用坐式的三相共模滤波器，则体积较大，需占用较大空间位置；如果通过将电机的三相电源线缠绕在共模磁芯上形成三相共模滤波器，则必须由人手工绕制，并在其外部设置绝缘保护套，增加了生产成本。