电功率转换装置的噪声降低装置制造方法及图纸

提供一种噪声降低装置，它便于利用具有低击穿电压的电流控制器件，改善了噪声补偿能力和工作速度，使高频滤波器最小化以及降低电功率转换装置的制造成本。本发明专利技术的噪声降低装置包括连接于噪声电流检测器５的次级绕组５ｄ的噪声补偿电流源电路６Ａ；噪声补偿电流源电路６Ａ包括晶体管Ｔｒ↓［１］和Ｔｒ↓［２］的串联电路作为电流控制器件，晶体管Ｔｒ↓［１］和Ｔｒ↓［２］彼此相反地导通或截止，晶体管Ｔｒ↓［１］和Ｔｒ↓［２］的互连点经耦合电容器Ｃ↓［１］接地；以及连接在串联电路的各端和ＤＣ平滑电容器Ｃｏ的各端之间的齐纳二极管ＺＤ↓［１］和ＺＤ↓［２］。齐纳二极管ＺＤ↓［１］和ＺＤ↓［２］便于抑制施加于晶体管Ｔｒ↓［１］和Ｔｒ↓［２］的输出端子的电压以及利用具有低击穿电压的器件作为晶体管Ｔｒ↓［１］和Ｔｒ↓［２］。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及倒相器和电功率转换装置的噪声降低装置，尤其涉及用于降低由驱动AC电机的电功率转换装置的切换装置的开/关引起的共模噪声和正常模式噪声的噪声降低装置。
技术介绍
图5示出应用于系统的传统噪声降低装置的电路图，它经三相变换器驱动三相感应电机。图5中所示的噪声降低装置与日本未审定公开专利申请H09(1997)-266677中所揭示的噪声降低装置基本上相同。图5中所示的是单相AC电源1；作为变换器的单相整流桥式电路2；三相倒相器电路3，它包括诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)的半导体开关器件Q1至Q6、和与各半导体开关器件反向并联的二极管；作为倒相器电路3的负载的三相感应电机4；诸如零相电流变压器的噪声电流检测器5，由环形芯5a、一对初级绕组5b和5c、和次级绕组5d形成；与次级绕组5d的两端连接的噪声补偿电流源电路6；以及接至整流电路2与倒相器电路3之间的DC中间电路的DC平滑电容器Co。噪声电流检测器5的每个绕组的极性按照图5所示设置。整流电路2、DC平滑电容器Co和倒相器3构成一个电功率转换装置。噪声补偿电流源电路6包括NPN晶体管Tr1、PNP晶体管Tr2和切断DC分量的耦合电容器C1。滤波器电容器C2和C3连接至AC电源1的两个端子。次级绕组5d的两端被接至构成噪声补偿电流源电路6的晶体管Tr1和Tr2的基极和发射极。晶体管Tr1的集电极被接至电容器Co的正极端子而晶体管Tr2的集电极被接至电容器Co的负极端子。将感应电机的框架接地。晶体管Tr1和Tr2的发射极经耦合电容器C1接至接地点G。电容器C2和C3也被接至接地点G。在图5中，倒相器电路3的开关器件Q1至Q6受PWM(脉码调制)控制。图5省略了PCM控制电路。下面将描述传统噪声降低装置的操作。倒相器电路3的开关器件Q1至Q6是由PWM脉冲控制为打开和关闭。感应电机4被倒相器电路3的输出驱动。由于在感应电机4的绕组与接地点G之间存在静电电容(浮地电容)C，正如图5中虚线所示，当电压脉冲从倒相器电路3施加到感应电机4时，漏泄电流脉冲(共模噪声电流)Ic每次流过静电电容器C。直接流过接地点G的噪声电流引起电震和接地断路器的失灵。因此，需要去除噪声电流。噪声电流检测器5检测流过DC中间电路的一对电源线的电流iC′与iC′之间差的噪声电流(零相电流分量)。当检测到噪声电流时，噪声电流检测器使检测电流iB1流过次级绕组5d。检测电流iB1驱动晶体管Tr1或Tr2。流入到晶体管Tr1或Tr2的基极中的检测电流iB1被晶体管Tr1或Tr2放大，引起电流iC1。晶体管Tr1和Tr2彼此相反地切换导通和截止，使得当晶体管Tr1导通时晶体管Tr2截止，而当晶体管Tr1截止时晶体管Tr2导通。当噪声电流iC流入由图5中箭头表示的方向时，由流过初级绕组5b和5c的电流iC′和iC′的检测电流iB1流过次级绕组5d。电流iB1使晶体管Tr1导通，噪声补偿电流iC1经倒相器电路3上臂上任一开关器件、感应电机4的静电电容器C、耦合电容器C1和晶体管Tr2从电容器Co循环到电容器Co。由于大部分噪声电流iC作为电流IC1流动，流入整流电路2的输出端的电流iC′(＝iC-iC1)被降低，噪声电压(在整流电路2的AC输入一侧端子上的噪声电压)也被降低。当噪声电流iC的方向相反时，流过次级绕组5d的电流iB1的方向也相反，晶体管Tr1导通。因此，噪声补偿电流iC1经晶体管Tr1、耦合电容器C1、感应电机4的静电电容器C、倒相器电路3下臂上任一开关器件从电容器Co循环到电容器Co。由于大部分噪声电流iC在这种情况中也作为电流IC1流动，电流iC′(＝iC-iC1)被降低，噪声电压也被降低。专利技术概要由于构成噪声补偿电流源电路6的晶体管Tr1和Tr2经其各自集电极连接至平滑电容器Co，要求晶体管Tr1和Tr2的击穿电压足够高，以保证电压与倒相器电路3的DC电压一样高。在通用倒相器中，AC输入电压(有效值)是200V，DC电压(DC中间电压)约为500V。在通用倒相器中，AC输入电压是400V，DC电压约为1000V。因此，要求晶体管Tr1和Tr2呈现足够高的击穿电压，以保证上述DC电压。然而，由于从市场上可买到的击穿电压约500V的晶体管的操作比击穿电压为300V的晶体管慢两倍，击穿电压为500V的晶体管不能足够有效地降低噪声电流。尤其是在高频范围中，其中倒相器的工作频率为1MHz或更高，构成噪声补偿电流源电路6的晶体管有时不能在这么高速率下工作，构成噪声补偿电流源电路6的晶体管以与噪声电流iC极性相反地工作，对高频范围内的噪声电压进行放大。为了避免这一问题，除了滤波器电容器C2和C3外，需要采用大的高频滤波器来切断高频噪声，增加的大的高频滤波器使电功率转换装置体积增大，以及使电功率转换装置成本提高。鉴于以上情况，本专利技术的第一个目的是提供一种噪声降低装置，该装置便于利用器件，对于噪声补偿电流源电路的电流控制器件，其击穿电压低于倒相器和这种电功率转换装置的DC电压。本专利技术的第二个目的是提供一种噪声降低装置，即使当电功率转换装置的工作频率在高频范围之内时，该装置便于防止高频噪声由高频滤波器和整个电功率转换装置引起并使其最小化。本专利技术的第三个目的是提供一种噪声降低装置，该装置便于使高频滤波器达到最小，减少构成部件的数目以及降低电功率转换装置的制造成本。根据本专利技术的第一方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的并流过电功率转换装置的噪声电流，噪声降低装置包括噪声电流检测装置，噪声电流检测装置检测噪声电流并输出指示该噪声电流的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置把用于降低所检测到噪声电流的噪声补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置，包括一串联电路，包括一电流控制器件和一恒定DC电压源，基于来自噪声电流检测装置的检测信号而控制电流控制器件的输出电流，电流控制器件呈现比DC中间电路的电压更低的击穿电压。有利地，噪声电流检测装置被连接到DC中间电路，以检测从电功率转换装置经电功率转换装置的负载流到接地点的共模噪声电流，基于来自噪声电流检测装置的检测信号，噪声补偿电流源装置产生用于抵消通过DC中间电路流动的噪声电流的电流并将用于抵消的电流提供给DC中间电路。有利地，噪声电流检测装置被连接到DC中间电路，以检测经电功率转换装置在AC电源与电功率转换装置的负载之间流动的正常模式噪声电流；基于来自噪声电流检测装置的检测电流，噪声补偿电流源装置产生用于抵消通过DC中间电路流动的噪声电流的电流并将用于抵消的电流提供给DC中间电路。根据本专利技术的第二方面，提供一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与AC电源连接的变换器、与变换器的DC输出端连接的DC中间电路，与DC中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与DC中间电路连接的DC平滑电容器，噪声降低装置降低由半导体开关器件导通与截止引起的共模噪声电流并从电功率转换装置经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电功率转换装置的噪声降低装置，电功率转换装置包括与ＡＣ电源连接的变换器、与变换器的ＤＣ输出端连接的ＤＣ中间电路，与ＤＣ中间电路连接的倒相器，该倒相器包括半导体开关器件、以及与ＤＣ中间电路连接的ＤＣ平滑电容器，噪声降低装置，噪声降低装置降低了由半导体开关器件导通与截止引起的并流过电功率转换装置的噪声电流，噪声降低装置包括：噪声电流检测装置，噪声电流检测装置检测噪声电流并输出表示该噪声电流的检测信号；噪声补偿电流源装置，噪声补偿电流源装置把降低所检测到的噪声电流的噪声 补偿电流提供给电功率转换装置；噪声补偿电流源装置包括一串联电路，该电路包括一电流控制器件和一恒定ＤＣ电压源，基于来自噪声电流检测装置的检测信号而控制电流控制器件的输出电流，电流控制器件呈现比ＤＣ中间电路的电压更低的击穿电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：五十嵐征輝，谷川太一，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]