[发明专利]滤波电抗级及应用该滤波电抗级的变频驱动系统

说明书

技术领域

本发明关于一种滤波电抗级，且特别关于一种应用于变频驱动系统中的滤波电抗级。

背景技术

在电动机械或感应马达的控制当中，马达的速度调节是一个重要的课题，现有的电动机械中采用的传统直流调速技术，因硬件体积大且故障率高而使其应用受限。

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)，应用变频技术与电子主动元件技术，通过改变传自输入端的工作电源的频率和振幅的方式，以控制交流电动机的输出。

变频器的作用是改变供予感应马达的交流电源的频率和振幅，进一步改变其运动磁场的周期，达到平滑控制感应马达转速的目的。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器配合交流式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，使得电路系统得以缩小体积并降低维修率。

现有的一种变频器通常包括整流器以及逆变器，在其间的信号传递时可能存在电流涟波噪声，常见的作法是在单边的直流臂上设置一电感，以滤除电流涟波噪声。然而，变频器运作时在两直流臂上将产生共模电流由整流器流向逆变器，共模电流将对于实际操作时将产生不必要的电磁干扰(Electromagnetic interference，EMI)。传统的共模电流解决方法，是在两直流臂上皆分别设置电感器来降低共模电流，进而抑制电磁干扰。然而，传统做法中的电感器对共模电流的抑制效果有限。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种滤波电抗级及应用该滤波电抗级的变频驱动系统，其中，该滤波电抗级可产生足够的共模电感以抑制共模电流并形成可调整的差模电感，以降低滤波电抗的能量损耗。

本发明的一较佳实施例中的滤波电抗级具有三组绕线组，其中两组绕线组耦接于变频驱动系统的一直流臂上且分别缠绕于磁芯模块的两侧边柱，另一组绕线组耦接于变频驱动系统的另一直流臂上且缠绕于磁芯模块的中柱上。于共模状态下，三绕线组的磁通量相互累加；于差模状态下，边柱上的两绕线组与中柱上绕线组的磁通量相互抵消。由此，三绕线组可提供足够的共模电感以抑制共模电流，并形成较小差模电感，以降低滤波电抗的能量损耗。

于一较佳实施例中，本发明提供一种变频驱动系统，其与一三相电网耦接，该变频驱动系统包括整流输入级、逆变输出级以及滤波电抗级。整流输入级与该三相电网耦接。滤波电抗级耦接于该整流输入级与该逆变输出级之间，该滤波电抗级包括磁芯模块、第一绕线组、第二绕线组以及第三绕线组。磁芯模块包括中柱、第一边柱以及第二边柱。该第一绕线组缠绕于该第一边柱上，该第二绕线组缠绕于该第二边柱上，且该第一绕线组与该第二绕线组串接于该整流输入级与该逆变输出级间的第一直流臂。第三绕线组缠绕于该中柱，且该第三绕线组的两端串接于该整流输入级与该逆变输出级间的一第二直流臂上。

于一较佳实施例中，该整流输入级用以将传自该三相电网的具有固定工作频率的一交流输入电压转换为一直流电压，该逆变输出级用以将该直流电压转换为具有可变频率的一交流输出电压，该交流输出电压用以驱动一外部负载。

于一较佳实施例中，该磁芯模块中该中柱、该第一边柱以及该第二边柱大致平行，且该第一边柱以及该第二边柱位于该中柱的两侧。

于一较佳实施例中，于一差模状态下该第一绕线组与该第二绕线组所产生的磁通量同向，且与该第三绕线组所产生的磁通量反向抵消。于此实施例中，差模状态下该第一直流臂与该第二直流臂上的差模电流方向相反。

于一较佳实施例中，于一共模状态下该第一绕线组、该第二绕线组以及该第三绕线组所产生的磁通量同向。于此实施例中，共模状态下该第一直流臂与该第二直流臂上的共模电流方向相同，且由该整流输入级流向该逆变输出级。

于一较佳实施例中，该磁芯模块为EI组合型磁芯、EE组合型磁芯中的任一者。

于一较佳实施例中，本发明还提供一种滤波电抗级，耦接一整流输入级与一逆变输出级之间，该滤波电抗级包括磁芯模块、第一绕线组、第二绕线组以及第三绕线组。磁芯模块包括一中柱、一第一边柱以及一第二边柱。该第一绕线组缠绕于该第一边柱，该第二绕线组缠绕于该第二边柱，且该第一绕线组与该第二绕线组串接于该整流输入级与该逆变输出级间的一第一直流臂上。第三绕线组缠绕于该中柱，且该第三绕线组串接于该整流输入级与该逆变输出级间的一第二直流臂上。

于一较佳实施例中，该磁芯模块中该中柱、该第一边柱以及该第二边柱大致平行，且该第一边柱以及该第二边柱位于该中柱的两侧。