[发明专利]一种三相逆变器共模电压抑制电路

说明书

本发明公开了一种三相逆变器共模电压抑制电路，属于变频器应用技术领域，设计的有源共模噪声电压消除器由第二电容、第三电容、第四电容组成的感测电路来感测共模电压，并使用由第一三极管和第二三极管组成的一个发射极跟随器电路作为压控电压源来注入有源零矢量脉宽调制补偿共模电压。注入到共模路径的补偿电压再通过四绕组共模变压器的磁化电感来抵消两电平电压源逆变器产生的共模电压。本发明能使得共模变压器的磁化电感降低，缩小尺寸，减少电路体积，且对电路中共模电压和接地漏电流峰值有良好的抑制效果。

技术领域

本发明属于变频器应用技术领域，具体涉及一种用于变频器逆变部分共模电压抑制电路。

背景技术

变频调速是一种具有良好的发展前途和最理想的调速方式之一。变频器在节约能源，降低生产成本，改善产品质量，提高生产效率等方面有着显著的贡献。碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SIC MOSFET)在变频驱动中的使用很普遍，其目的是为了实现小型化尺寸和更好的系统效率。变频驱动中集成的SIC开关频繁的开启以及开关频率的增加，加剧了共模噪声，同时导致了驱动系统中电磁干扰(EMI)问题的增加。驱动系统中的共模噪声通过各种寄生共模路径会导致接地泄漏电流的存在，这种接地泄漏电流通过与附近系统的相互作用导致传导电磁干扰问题，降低机器绝缘，并会引起轴电压，从而会降低轴承寿命。

通过脉宽调制技术(PWM)运行的逆变器供电驱动系统会产生高频的共模电压，这种高频的共模电压会伴随着陡峭上升和下降时间的电压变化率(dv/dt)。这类相关问题可以通过控制或各种被动和主动共模衰减技术来缓解或抑制。在两电平电压源逆变器中存在的共模电压问题，通常采用脉宽调制技术来消除，但是，共模电压的绝对消除没有实现。一种三相四桥臂逆变器使用一个额外的桥臂来消除共模电压，但是这种方法增加的额外分支提高了成本，也增加了现有系统的控制复杂性。使共模噪声衰减的最简单的方法就是使用无源共模滤波器，无源共模衰减方法简单可靠，其中共模扼流圈的使用又是无源共模衰减方法中最简单的一种，但是在高开关频率下共模扼流圈的尺寸会增大，增加成本，另外无源元器件尺寸的增大，也会造成逆变器的输出响应变得缓慢。

发明内容

本发明为了解决上述技术存在的不足，提出了一种三相逆变器共模电压抑制电路，利用有源滤波和抵消方法的有源零矢量脉宽调制，在此方法的基础上设计一种有源共模噪声电压消除器(ACVC)来衰减脉宽调制频率，降低共模变压器的磁化电感和电压应力，并改善共模性能。

本发明提出一种三相逆变器共模电压抑制电路，包括：线路阻抗稳定网络(LISN)、PWM逆变器，第一电容,所述线路阻抗稳定网络(LISN)部分分别与第一电容以及所述PWM逆变器部分相连，其作用分别在于抑制来自电网的高频噪声信号以及将直流电逆变成交流电，其特征在于，还包括：第一电感、第二电感、第三电感、有源共模噪声电压消除器、三相感应电动机；所述的第一电感、第二电感、第三电感分别与PWM逆变器以及有源共模噪声电压消除器相连接，用于抑制高频振荡正常模式电流；所述有源共模噪声电压消除器又分别与阻抗稳定网络(LISN)、PWM逆变器以及三相感应电动机相连，用于抑制逆变器产生的共模电压。

可选地，所述有源共模噪声电压消除器包括：共模电压感测电路、四绕组共模变压器、发射极跟随器电路、第五电容、第六电容；所述的共模电压感测电路分别与第一电感、第二电感、第三电感以及发射极跟随器电路相连，用于感测电路中的共模电压；所述的四绕组共模变压器分别与发射极跟随器电路以及三相感应电动机相连，用于产生磁化电感来抵消两电平电压源逆变器产生的共模电压。所述发射极跟随器电路又分别与第五电容、第六电容以及第一电容相连，用作压控电压源来注入补偿共模电压。

可选地，所述共模电压感测电路包括第一电容、第二电容、第三电容，所述的第一电感、第二电感、第三电感的一端分别与第一电容、第二电容、第三电容连接；所述的发射极跟随器的基极与第一电容、第二电容、第三电容的另一端相连。