共模滤波器装置和电设备制造方法及图纸

一种共模滤波器装置(2)包括：串联连接的两个LC滤波器(21、22)、两个变压器(23、25)以及有源电流控制电路(24)。所述变压器专用于感测共模电流和注入由所述电流控制电路驱动的补偿电流。所述变压器提供所述电流控制电路与所述共模滤波器装置的电力传递连接之间的电隔离。在所述电流控制电路发生故障的情况下，也确保通过所述共模滤波器装置供电的电器的继续工作，并且所述LC滤波器仍生成部分共模滤波器功能。

Common mode filter and electrical equipment

A common mode filter device (2) includes two LC filters (21, 22) connected in series, two transformers (23, 25), and an active current control circuit (24). The transformer is specially designed for sensing common mode current and injecting compensation current driven by the current control circuit. The transformer provides electrical isolation between the current control circuit and the power transmission connection of the common mode filter device. When the current control circuit fails, it also ensures the continuous operation of the device powered by the common mode filter device, and the LC filter still generates part of the common mode filter function.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】共模滤波器装置和电设备
本专利技术涉及共模滤波器装置并且还涉及包括这种共模滤波器装置的电设备。
技术介绍
许多电装置并入了具有高开关频率的基于开关的电力转换器。由于高速的开关转换，在一个电装置中实现的基于开关的操作产生电磁干扰，该电磁干扰被传送至被用于向该装置供电的AC网络，并且还被传送至其它装置。具体来说，由一个装置产生的共模电流可能对也由同一AC网络供电的其它装置造成损害。例如，电动机的可靠性和使用寿命就受到这种共模电流的显著影响。实际上，在电动机的定子与转子之间存在电容耦合，使得由共模电流引起的轴电压可导致通过电动机气隙放电，其然后可损坏绝缘屏障。而且，共模电流可能导致转子轴承的机械不平衡和磨损。因为这些原因，所以诸如CISPR11/EN55011和CISPR22/EN55022的电磁干扰(EMI)标准针对由电装置传送回供电AC网络的共模电流设定限制。由于共模电流针对所有频率值的量值而将多种形式用于共模电流。那么为了满足这些标准的要求，一些电装置必须配备有共模滤波器装置。这种共模滤波器装置被电地插入该装置与AC网络之间，以形成阻止共模电流从该装置传送至AC网络的屏障。因为这种屏障必须对工业应用的共模电流有效，所以共模滤波器装置通常由一个或几个低通滤波器组成，每个低通滤波器都基于至少一个电容器和至少一个电感器。例如，要连接在AC电网与电装置之间的这种共模滤波器装置可以包括：-第一电连接，其专用于将AC网络的接地端子连接至该装置的公共端子；-至少两个第二电连接，其每个第二电连接用于将AC网络的相应相端子连接至所述装置的相应电源端子；以及-每个第二电连接单独地：串联设置两个LC滤波器，每个LC滤波器都包括连接在该第二电连接与第一电连接之间的单独的电容器，并且每个LC滤波器还包括相对于从AC网络到所述装置的方向，在同一LC滤波器的电容器的上游设置在第二电连接中的的单独的共模电感器。这种共模滤波器装置是无源型的。当每个电感器和每个电容器具有较大的值时，降低由装置产生的共模电流是更为有效的，但共模滤波器装置的单价因而较高。而且共模滤波器装置因体积庞大，从而导致笨重的电装置。有源滤波器也是众所周知的。例如，由如上所示地连接的一个电感器和一个电容器组成的一个LC滤波器可以利用AC网络一侧上的、为了感测滤波器输出部处的电压或电流而设置的有源电路来完成。因而，该有源电路相当于并联连接至AC网络的电流源，或相当于串联连接在LC滤波器与AC网络之间的电压源。在两种情况下，该有源电路被设计成使得等效电流源或电压源降低被传送回到AC网络中的共模电流。这种有源共模滤波器装置的主要优点是允许降低LC滤波器的电感器和电容器的值，并同时保持大致恒定的效率以降低共模电流。结果，共模滤波器装置的尺寸和价格都降低了。这种有源共模滤波器装置具体在非专利文献1中呈现。具体来说，已经存在有源共模滤波器装置，其实现用于感测被传送至AC网络的共模电流的磁操作。[引文列表][非专利文献][NPL1]HeldweinM.L.,ErtlH.,BielaJ.andKolarJ.W:“ImplementationofaTransformerlessCommon-ModeActiveFilterforOfflineConverterSystems”,IndustrialElectronics,IEEETransactionson,vol.57,n°5,pp.1772-1786,May2010
技术实现思路
[技术问题]过滤器装置的一般问题是隔离问题、故障影响以及稳定性问题。隔离问题涉及安全性。为此，没有电路将AC网络的任何相端子连接至接地端子的装置设计具有极大利益。故障影响涉及所述装置的即使当共模滤波器装置本身遭遇故障时也没有干扰地继续的操作。这取决于所使用的电组件以及它们在共模滤波器装置中的布置和实现。稳定性问题涉及使用有源电路。要配备有一个共模滤波器装置的电装置的输出阻抗根据该装置而改变。而且，当降低共模电流时，有源共模滤波器必须继续保持稳定，无论AC网络阻抗处于什么尽可能大的阻抗范围内。从这个情形出发，本专利技术的一个目的在于提供一种新颖的共模滤波器装置，其在很大程度上降低了被传送回至AC网络的共模电流。本专利技术的其它目的涉及上面介绍的隔离问题、故障影响以及稳定性问题。本专利技术的更多其它目的涉及降低共模滤波器装置的单价和几何尺寸。[问题的解决方案]为了满足这些目的或其它目的中的至少一个，本专利技术的第一方面提出了上述类型的共模滤波器装置，该共模滤波器装置包括用于AC电网与电装置之间的每个第二电连接的两个串联LC滤波器。根据本专利技术，所述共模滤波器装置还包括两个变压器和一个电流控制电路。接着，所述变压器中的第一变压器的次级绕组被设置以产生表示存在于所述第二电连接中的共模电流的检测电压。另外，所述电流控制电路被设置以感测所述检测电压并且用于在所述变压器中的第二变压器的初级绕组中产生电流的控制。根据本专利技术的另一特征，针对每个第二电连接部单独地，每个第二电连接的与所述装置最接近的所述LC滤波器的所述共模电感器是所述第二变压器的相应次级绕组，以在该共模电感器中产生补偿电流。因此，所述第二变压器包括由所述电流控制电路馈送电流的一个初级绕组以及与所述AC网络的相端子数目一样多的次级绕组。然后，所述电流控制电路和两个变压器适于使得注入的电流(上面指示的补偿电流)至少部分地补偿由所述电装置从其电源端子传送到所述第二电连接中的所感测的共模电流。因此，本专利技术的共模滤波器装置是基于两个LC滤波器的无源滤波器装置与充当有源电路的附加电流控制电路的特殊组合。另外，执行磁操作以进行感测传送至所述AC网络的所述共模电流和将补偿电流注入到所述第二电连接中两者。而且，在本专利技术的共模滤波器装置中，所述电流控制电路与所述AC网络的相端子电隔离，因为其仅通过具有单独的绕组的所述第一和第二变压器与所述第二电连接相互作用。换句话说，所述电流控制电路与所述AC流电网的相端子之间存在电流隔离。而且，在本专利技术的共模滤波器装置中，所述电流控制电路的操作故障导致共模电流升高，但该电装置继续正常工作。电磁干扰标准将可能不再符合，但不妨碍该电装置的使用。这种情形只需要在该装置的下一次停机期间进行维护工作，同时两个LC滤波器保持共模电流的部分减少。因此，本专利技术的共模滤波器装置的两个变压器充当容错的多用途磁性组件。在本专利技术的共模滤波器装置中，所述补偿电流在每个第二电连接的两个LC滤波器的相应电容器之间被注入到该第二电连接中。因而，与所述电装置最接近的所述LC滤波器的电容器为补偿电流注入提供必要的电压终止。另外，在与AC网络的接口处立即感测到所传导的共模电流。所述共模滤波器装置的稳定性与所述共模滤波器装置与所述AC网络之间的馈线阻抗无关。另外，作为有源电路的所述电流控制电路允许减小所述电感器和电容器的值，因而减小它们的尺寸，同时大致保持共模电流的降低效率。因而可以减小所述共模滤波器装置的尺寸，并且可以进一步降低单位成本。具体来说，所述共模滤波器装置的大部分或全部电组件可以是基板安装组件，诸如PCB安装组件(PCB代表印刷电路板)、安装在陶瓷基板上的组件，或者与硅晶片集成的组件。然后，所述共模滤波器装置可以仅利用机器或机器人来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共模滤波器装置(2)，该共模滤波器装置适于连接在电AC网络(1)与电装置(3)之间，所述共模滤波器装置(2)包括：‑第一电连接(40)，该第一电连接专用于将所述AC网络(1)的接地端子(10)连接至所述装置(3)的公共端子(30)；‑至少两个第二电连接(41‑43)，所述至少两个第二电连接中的每一个用于将所述AC网络(1)的相应相端子(11‑13)连接至所述装置(3)的相应电源端子(31‑33)；以及‑每个第二电连接(41‑43)单独地：串联设置的两个LC滤波器(21、22)，每个LC滤波器都包括连接在所述第二电连接与所述第一电连接(40)之间的单独的电容器(211‑221)，并且每个LC滤波器还包括相对于从所述AC网络(1)到所述装置(3)的方向(D)，在同一LC滤波器的电容器的上游设置在所述第二电连接中的单独的共模电感器(212、222)，其特征在于，所述共模滤波器装置(2)还包括两个变压器(23、25)以及电流控制电路(24)，所述变压器中的第一变压器(23)的次级绕组(231)被设置用于产生表示存在于所述第二电连接(41‑43)中的共模电流的检测电压，所述电流控制电路(24)被设置用于感测所述检测电压并且用于在所述变压器中的第二变压器(25)的初级绕组(251)中生成控制电流，每个第二电连接(41‑43)的与所述装置(3)最接近的所述LC滤波器(22)的所述共模电感器(222)是所述第二变压器(25)的相应次级绕组，以在每个第二电连接的与所述装置最接近的所述LC滤波器的所述共模电感器中生成补偿电流，并且其特征在于，所述电流控制电路(24)和两个变压器(23、25)适于使得所述补偿电流至少部分补偿由所述装置(3)从所述电源端子(31‑33)传送到所述第二电连接(41‑43)中的所述共模电流。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.26 EP 15306018.11.一种共模滤波器装置(2)，该共模滤波器装置适于连接在电AC网络(1)与电装置(3)之间，所述共模滤波器装置(2)包括：-第一电连接(40)，该第一电连接专用于将所述AC网络(1)的接地端子(10)连接至所述装置(3)的公共端子(30)；-至少两个第二电连接(41-43)，所述至少两个第二电连接中的每一个用于将所述AC网络(1)的相应相端子(11-13)连接至所述装置(3)的相应电源端子(31-33)；以及-每个第二电连接(41-43)单独地：串联设置的两个LC滤波器(21、22)，每个LC滤波器都包括连接在所述第二电连接与所述第一电连接(40)之间的单独的电容器(211-221)，并且每个LC滤波器还包括相对于从所述AC网络(1)到所述装置(3)的方向(D)，在同一LC滤波器的电容器的上游设置在所述第二电连接中的单独的共模电感器(212、222)，其特征在于，所述共模滤波器装置(2)还包括两个变压器(23、25)以及电流控制电路(24)，所述变压器中的第一变压器(23)的次级绕组(231)被设置用于产生表示存在于所述第二电连接(41-43)中的共模电流的检测电压，所述电流控制电路(24)被设置用于感测所述检测电压并且用于在所述变压器中的第二变压器(25)的初级绕组(251)中生成控制电流，每个第二电连接(41-43)的与所述装置(3)最接近的所述LC滤波器(22)的所述共模电感器(222)是所述第二变压器(25)的相应次级绕组，以在每个第二电连接的与所述装置最接近的所述LC滤波器的所述共模电感器中生成补偿电流，并且其特征在于，所述电流控制电路(24)和两个变压器(23、25)适于使得所述补偿电流至少部分补偿由所述装置(3)从所述电源端子(31-33)传送到所述第二电连接(41-43)中的所述共模电流。2.根据权利要求1所述的共模滤波器装置，所述共模滤波器装置还包括至少一个阻尼电路(26)，所述阻尼电路包括串联连接的阻尼电阻器(261)和阻尼电容器(262)，并且所述第二变压器(25)还包括与所述阻尼电阻器和所述阻尼电容器闭环连接的另一绕组(253)，并且所述阻尼电阻器和所述阻尼电容器被选择为使得所述LC滤波器(21、22)中的至少一个在与所述共模滤波器装置(2)有关的插入损耗函数上的谐振效应被降低或抑制。3.根据权利要求1或2所述的共模滤波器装置，其中，所述电流控制电路(24)包括补偿器(241)和电流缓冲器(242)，所述补偿器适于向所述电流缓冲器馈送中间信号，所述中间信号根据所述检测电压而变化，并且所述电流缓冲器适于充当根据所述中间信号输出所述控制电流的电流生成器。4.根据权利要求3所述的共模滤波器装置，其中，所述补偿器(241)包括至少一个比例-积分或比例-积分-微分补偿器级。5.根据权利要求3或4所述的共模滤波器装置，其中，所述电流控制电路(24)还包括直流信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·兰博德，S·莫洛夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP