專利名稱：帶有有源濾波裝置的變頻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是變頻器應用技術領域，具體是一種帶有有源濾波裝置的變頻器。
背景技術：
變頻調速是一項效益高、性能好、應用廣泛的電動機控制技術，已經廣泛的應用在工業、農業、國防等領域中，然而變頻器(PWM)在使用中會產生有危害性的高頻共模電壓，高頻共模電壓會在電動機鐵心疊片中激勵出渦流引起熱損耗，致使效率降低；當高頻共模電壓的頻率與電動機零部件的固有振蕩頻率相近時，會誘使其發生機械共振和噪聲，加速部件的損壞；又因電源線路、電動機內部都存在寄生電容，將產生充放電現象，使轉子與定子之間產生的電壓差擊穿潤滑油膜，而損壞軸承、引起保護電路誤動作。
發明內容
本發明的目的是提供一種帶有有源濾波裝置的變頻器。本發明可解決現有變頻器在使用中產生有危害性的高頻共模電壓的問題。它包括第一絕緣柵雙極晶體管Q1、第二絕緣柵雙極晶體管Q2、第三絕緣柵雙極晶體管Q3、第四絕緣柵雙極晶體管Q4、第五絕緣柵雙極晶體管Q5、第六絕緣柵雙極晶體管Q6，它還包括DSP控制單元2、第七絕緣柵雙極晶體管Q7、第八絕緣柵雙極晶體管Q8、第九絕緣柵雙極晶體管Q9、第十絕緣柵雙極晶體管Q10、五繞組共模變壓器1、電阻R、第一電容C1、第二電容C2；第一絕緣柵雙極晶體管Q1的集電極、第二絕緣柵雙極晶體管Q2的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管Q3的集電極相互連接并接電源+Vcc端，第四絕緣柵雙極晶體管Q4的發射極、第五絕緣柵雙極晶體管Q5的發射極與第六絕緣柵雙極晶體管Q6的發射極相互連接并接電源-Vcc端，第一絕緣柵雙極晶體管Q1的發射極與第四絕緣柵雙極晶體管Q4的集電極連接并接五繞組共模變壓器1中的初級第一線圈L1的首端，第二絕緣柵雙極晶體管Q2的發射極與第五絕緣柵雙極晶體管Q5的集電極連接并接五繞組共模變壓器1中的初級第二線圈L2的首端，第三絕緣柵雙極晶體管Q3的發射極與第六絕緣柵雙極晶體管Q6的集電極連接并接五繞組共模變壓器1中的初級第三線圈L3的首端，DSP控制單元2的六個逆變控制輸出端腳1、腳2、腳3、腳4、腳5、腳6分別連接第一絕緣柵雙極晶體管Q1的基極、第二絕緣柵雙極晶體管Q2的基極、第三絕緣柵雙極晶體管Q3的基極、第四絕緣柵雙極晶體管Q4的基極、第五絕緣柵雙極晶體管Q5的基極、第六絕緣柵雙極晶體管Q6的基極；第七絕緣柵雙極晶體管Q7的集電極、第一電容C1的一端連接第八絕緣柵雙極晶體管Q8的集電極并接電源+Vcc端，第九絕緣柵雙極晶體管Q9的發射極、第二電容C2的一端連接第十絕緣柵雙極晶體管Q10的發射極并接電源-Vcc端，第七絕緣柵雙極晶體管Q7的發射極、第九絕緣柵雙極晶體管Q9的集電極連接五繞組共模變壓器1中的次級第一線圈L4的首端，第八絕緣柵雙極晶體管Q8的發射極、第十絕緣柵雙極晶體管Q10的集電極、電阻R的一端連接五繞組共模變壓器1中的次級第二線圈L5的末端，電阻R的另一端、第一電容C1的另一端、第二電容C2的另一端、五繞組共模變壓器1中的次級第一線圈L4的末端連接五繞組共模變壓器1中的次級第二線圈L5的首端，DSP控制單元2的四個抑制共模電壓輸出端腳7、腳8、腳9、腳10分別連接第七絕緣柵雙極晶體管Q7的基極、第八絕緣柵雙極晶體管Q8的基極、第九絕緣柵雙極晶體管Q9的基極、第十絕緣柵雙極晶體管Q10的基極；五繞組共模變壓器1中的初級第一線圈L1的末端、初級第二線圈L2的末端、初級第三線圈L3的末端分別連接電動機3的三個電源輸入端。本發明能抑制、濾除現有變頻器在使用中產生的高頻共模電壓，并具有結構簡單體積小、能集成模塊形式、使用方便、容易制造、易維護的優點。本發明的有益效果可由具體實測電路的波形圖來驗證，如圖3、圖4。
圖1是本發明的電路結構示意圖，圖2是圖1中的五繞組共模變壓器1的結構示意圖，圖3是使用沒有有源濾波裝置的變頻器時電動機輸入端的共模電壓波形圖，圖4是使用本發明時電動機輸入端的共模電壓波形圖。
具體實施例方式結合圖1、圖2說明本實施方式，它由第一絕緣柵雙極晶體管Q1、第二絕緣柵雙極晶體管Q2、第三絕緣柵雙極晶體管Q3、第四絕緣柵雙極晶體管Q4、第五絕緣柵雙極晶體管Q5、第六絕緣柵雙極晶體管Q6、DSP控制單元2、第七絕緣柵雙極晶體管Q7、第八絕緣柵雙極晶體管Q8、第九絕緣柵雙極晶體管Q9、第十絕緣柵雙極晶體管Q10、五繞組共模變壓器1、電阻R、第一電容C1、第二電容C2組成；第一絕緣柵雙極晶體管Q1的集電極、第二絕緣柵雙極晶體管Q2的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管Q3的集電極相互連接并接電源+Vcc端，第四絕緣柵雙極晶體管Q4的發射極、第五絕緣柵雙極晶體管Q5的發射極與第六絕緣柵雙極晶體管Q6的發射極相互連接并接電源-Vcc端，第一絕緣柵雙極晶體管Q1的發射極與第四絕緣柵雙極晶體管Q4的集電極連接并接五繞組共模變壓器1中的初級第一線圈L1的首端，第二絕緣柵雙極晶體管Q2的發射極與第五絕緣柵雙極晶體管Q5的集電極連接并接五繞組共模變壓器1中的初級第二線圈L2的首端，第三絕緣柵雙極晶體管Q3的發射極與第六絕緣柵雙極晶體管Q6的集電極連接并接五繞組共模變壓器1中的初級第三線圈L3的首端，DSP控制單元2的六個逆變控制輸出端腳1、腳2、腳3、腳4、腳5、腳6分別連接第一絕緣柵雙極晶體管Q1的基極、第二絕緣柵雙極晶體管Q2的基極、第三絕緣柵雙極晶體管Q3的基極、第四絕緣柵雙極晶體管Q4的基極、第五絕緣柵雙極晶體管Q5的基極、第六絕緣柵雙極晶體管Q6的基極；第七絕緣柵雙極晶體管Q7的集電極、第一電容C1的一端連接第八絕緣柵雙極晶體管Q8的集電極并接電源+Vcc端，第九絕緣柵雙極晶體管Q9的發射極、第二電容C2的一端連接第十絕緣柵雙極晶體管Q10的發射極并接電源-Vcc端，第七絕緣柵雙極晶體管Q7的發射極、第九絕緣柵雙極晶體管Q9的集電極連接五繞組共模變壓器1中的次級第一線圈L4的首端，第八絕緣柵雙極晶體管Q8的發射極、第十絕緣柵雙極晶體管Q10的集電極、電阻R的一端連接五繞組共模變壓器1中的次級第二線圈L5的末端，電阻R的另一端、第一電容C1的另一端、第二電容C2的另一端、五繞組共模變壓器1中的次級第一線圈L4的末端連接五繞組共模變壓器1中的次級第二線圈L5的首端，DSP控制單元2的四個抑制共模電壓輸出端腳7、腳8、腳9、腳10分別連接第七絕緣柵雙極晶體管Q7的基極、第八絕緣柵雙極晶體管Q8的基極、第九絕緣柵雙極晶體管Q9的基極、第十絕緣柵雙極晶體管Q10的基極；五繞組共模變壓器1中的初級第一線圈L1的末端、初級第二線圈L2的末端、初級第三線圈L3的末端分別連接電動機3的三個電源輸入端。DSP控制單元2選用的型號為TMS320F240，第一絕緣柵雙極晶體管Q1、第二絕緣柵雙極晶體管Q2、第三絕緣柵雙極晶體管Q3、第四絕緣柵雙極晶體管Q4、第五絕緣柵雙極晶體管Q5、第六絕緣柵雙極晶體管Q6選用IPM智能功率模塊代替，第七絕緣柵雙極晶體管Q7、第八絕緣柵雙極晶體管Q8、第九絕緣柵雙極晶體管Q9、第十絕緣柵雙極晶體管Q10選用單相變頻調速器CM50DY-12H代替。所述五繞組共模變壓器1的鐵心由第一環型鐵芯1-1、第二環型鐵芯1-2組成；次級第一線圈L4繞制在第一環型鐵芯1-1上，次級第二線圈L5繞制在第二環型鐵芯1-2上，初級第一線圈L1、初級第二線圈L2、初級第三線圈L3都繞制在第一環型鐵芯1-1和第二環型鐵芯1-2上，次級第一線圈L4、次級第二線圈L5的繞制方向與初級第一線圈L1、初級第二線圈L2、初級第三線圈L3的繞制方向相反。五繞組共模變壓器1中的初級第一線圈L1、初級第二線圈L2、初級第三線圈L3、次級第一線圈L4、次級第二線圈L5的匝數比為1∶1∶1∶1∶3/2。工作原理DSP控制單元2驅動第一絕緣柵雙極晶體管Q1、第二絕緣柵雙極晶體管Q2、第三絕緣柵雙極晶體管Q3、第四絕緣柵雙極晶體管Q4、第五絕緣柵雙極晶體管Q5、第六絕緣柵雙極晶體管Q6工作，同時DSP控制單元2根據第一絕緣柵雙極晶體管Q1、第二絕緣柵雙極晶體管Q2、第三絕緣柵雙極晶體管Q3、第四絕緣柵雙極晶體管Q4、第五絕緣柵雙極晶體管Q5、第六絕緣柵雙極晶體管Q6的工作狀態計算出共模電壓的大小、相位等數據，并依據上述共模電壓的數據對第七絕緣柵雙極晶體管Q7、第八絕緣柵雙極晶體管Q8、第九絕緣柵雙極晶體管Q9、第十絕緣柵雙極晶體管Q10進行驅動，在次級第一線圈L4、次級第二線圈L5中產生與共模電壓大小相等、相位相同的高頻電壓，因次級第一線圈L4、次級第二線圈L5相對于初級第一線圈L1、初級第二線圈L2、初級第三線圈L3反向繞制，即通過電感耦合原理把初級第一線圈L1、初級第二線圈L2、初級第三線圈L3上的高頻共模電壓抑制消除掉。
權利要求
1.帶有有源濾波裝置的變頻器，它包括第一絕緣柵雙極晶體管(Q1)、第二絕緣柵雙極晶體管(Q2)、第三絕緣柵雙極晶體管(Q3)、第四絕緣柵雙極晶體管(Q4)、第五絕緣柵雙極晶體管(Q5)、第六絕緣柵雙極晶體管(Q6)，其特征在于它還包括DSP控制單元(2)、第七絕緣柵雙極晶體管(Q7)、第八絕緣柵雙極晶體管(Q8)、第九絕緣柵雙極晶體管(Q9)、第十絕緣柵雙極晶體管(Q10)、五繞組共模變壓器(1)、電阻(R)、第一電容(C1)、第二電容(C2)；第一絕緣柵雙極晶體管(Q1)的集電極、第二絕緣柵雙極晶體管(Q2)的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管(Q3)的集電極相互連接并接電源(+Vcc)端，第四絕緣柵雙極晶體管(Q4)的發射極、第五絕緣柵雙極晶體管(Q5)的發射極與第六絕緣柵雙極晶體管(Q6)的發射極相互連接并接電源(-Vcc)端，第一絕緣柵雙極晶體管(Q1)的發射極與第四絕緣柵雙極晶體管(Q4)的集電極連接并接五繞組共模變壓器(1)中的初級第一線圈(L1)的首端，第二絕緣柵雙極晶體管(Q2)的發射極與第五絕緣柵雙極晶體管(Q5)的集電極連接并接五繞組共模變壓器(1)中的初級第二線圈(L2)的首端，第三絕緣柵雙極晶體管(Q3)的發射極與第六絕緣柵雙極晶體管(Q6)的集電極連接并接五繞組共模變壓器(1)中的初級第三線圈(L3)的首端，DSP控制單元(2)的六個逆變控制輸出端腳1、腳2、腳3、腳4、腳5、腳6分別連接第一絕緣柵雙極晶體管(Q1)的基極、第二絕緣柵雙極晶體管(Q2)的基極、第三絕緣柵雙極晶體管(Q3)的基極、第四絕緣柵雙極晶體管(Q4)的基極、第五絕緣柵雙極晶體管(Q5)的基極、第六絕緣柵雙極晶體管(Q6)的基極；第七絕緣柵雙極晶體管(Q7)的集電極、第一電容(C1)的一端連接第八絕緣柵雙極晶體管(Q8)的集電極并接電源(+Vcc)端，第九絕緣柵雙極晶體管(Q9)的發射極、第二電容(C2)的一端連接第十絕緣柵雙極晶體管(Q10)的發射極并接電源(-Vcc)端，第七絕緣柵雙極晶體管(Q7)的發射極、第九絕緣柵雙極晶體管(Q9)的集電極連接五繞組共模變壓器(1)中的次級第一線圈(L4)的首端，第八絕緣柵雙極晶體管(Q8)的發射極、第十絕緣柵雙極晶體管(Q10)的集電極、電阻(R)的一端連接五繞組共模變壓器(1)中的次級第二線圈(L5)的末端，電阻(R)的另一端、第一電容(C1)的另一端、第二電容(C2)的另一端、五繞組共模變壓器(1)中的次級第一線圈(L4)的末端連接五繞組共模變壓器(1)中的次級第二線圈(L5)的首端，DSP控制單元(2)的四個抑制共模電壓輸出端腳7、腳8、腳9、腳10分別連接第七絕緣柵雙極晶體管(Q7)的基極、第八絕緣柵雙極晶體管(Q8)的基極、第九絕緣柵雙極晶體管(Q9)的基極、第十絕緣柵雙極晶體管(Q10)的基極；五繞組共模變壓器(1)中的初級第一線圈(L1)的末端、初級第二線圈(L2)的末端、初級第三線圈(L3)的末端分別連接電動機(3)的三個電源輸入端。
2.根據權利要求1所述的帶有有源濾波裝置的變頻器，其特征在于五繞組共模變壓器(1)的鐵心由第一環型鐵芯(1-1)、第二環型鐵芯(1-2)組成；次級第一線圈(L4)繞制在第一環型鐵芯(1-1)上，次級第二線圈(L5)繞制在第二環型鐵芯(1-2)上，初級第一線圈(L1)、初級第二線圈(L2)、初級第三線圈(L3)都繞制在第一環型鐵芯(1-1)和第二環型鐵芯(1-2)上，次級第一線圈(L4)、次級第二線圈(L5)的繞制方向與初級第一線圈(L1)、初級第二線圈(L2)、初級第三線圈(L3)的繞制方向相反。
3.根據權利要求1所述的帶有有源濾波裝置的變頻器，其特征在于五繞組共模變壓器(1)中的初級第一線圈(L1)、初級第二線圈(L2)、初級第三線圈(L3)、次級第一線圈(L4)、次級第二線圈(L5)的匝數比為1∶1∶1∶1∶3/2。
全文摘要
帶有有源濾波裝置的變頻器，它涉及的是變頻器濾波技術領域。它可解決現有變頻器在使用中產生有危害性的高頻共模電壓的問題。(Q1～Q3)、Q7、Q8的集電極接+Vcc端，(Q4～Q6)、Q9、Q10、C2的一端的發射極接－Vcc端，Q1的發射極與Q4的集電極接L1的首端，Q2的發射極與Q5的集電極接L2的首端，Q3的發射極與Q6的集電極接L3的首端，2的腳(1～10)分別接(Q1～Q10)的基極；Q7的發射極、Q9的集電極接L4的首端，Q8的發射極、Q10的集電極、R的一端接L5的末端，R、C1、C2的另一端、L4的末端接L5的首端，(L1～L3)的末端分別接3的三個電源輸入端。本發明能抑制、濾除現有變頻器在使用中產生的高頻共模電壓。
文檔編號H02M5/02GK1688092SQ20051000994
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月27日 優先權日2005年4月27日
發明者姜艷姝, 徐殿國, 劉宇, 趙洪, 高俊山 申請人:哈爾濱理工大學