[发明专利]功率转换器及其集成直流扼流器

说明书

背景技术

电机驱动器和其它功率转换系统将电功率从一种形式转换成另一种形式，并且可用在多种应用中，诸如使用从单相或多相交流输入源转换的功率来为电动机供电。电机驱动器的一种常见形式是电流源转换器（CSC），其中整流器对来自单相或多相交流输入源的输入交流功率进行转换，以将直流电流提供给直流链路（DC link）电路。输出逆变器将直流链路电流转换成单相或多相交流输出功率以驱动电机负载。这样的功率转换系统会经受差模电压和电流以及共模电压和电流，这会引起各种问题，包括功率转换系统和/或电机负载的劣化。例如，电机易受由于电机负载上过大的共模电压的出现而引起的损坏或性能劣化的影响。之前，低压转换器和中压转换器通常包括差模电感器以及共模控制设备以解决这些问题。然而，分开的差模装置和共模装置成本较高并且占据了功率转换系统中的空间。其它技术包括修改整流器级和逆变器级之一或两者的开关波形，但是这样的技术通常要求复杂的开关控制系统。共模和差模噪声影响还可以通过在功率转换系统内使用隔离变压器来解决，但是这些变压器增加了系统的成本并且占据空间。因此，仍存在对功率转换系统中的改进的共模和差模抑制设备和技术的需要。

在2007年1月16日颁发给Kerkman等人并且转让给本申请的受让人的第7,164,254号美国专利公开了共模电压减小技术，其中，修改开关序列以避免使用零向量，以便减小电机中的共模电压。该专利的全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

在2006年9月12日颁发给Yin等人并且转让给本申请的受让人的第7,106,025号美国专利公开了用于消除算法中的死区时间（dead time）影响以减小整流器/逆变器变频驱动器（VFD）中的三相功率转换装置产生的共模电压的技术，其全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

在1995年6月6日颁发给Yamaguchi等人的第5,442,619号美国专利公开了一种共模扼流线圈，其具有一对U形芯和围绕这些芯的柱（leg）缠绕的4个线圈，该专利的全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

在1999年5月18日颁发给Hammond的第5,905,642号美国专利公开了一种用以减小来自电流源驱动器的共模电压的在直流转换器与交流转换器之间的共模电抗器，其全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

在2003年9月9日颁发给Wu等人并转让给本申请的受让人的第6,617,814号美国专利公开了一种用于抑制共模电压的集成直流链路扼流器和方法以及电机驱动器，其全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

在2004年11月16日颁发给Kerkman等人并转让给本申请的受让人的第6,819,070号美国专利公开了用于控制交流电机驱动器中的反射电压的逆变器开关控制技术，其全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

在2007年4月25日颁发给Thunes等人并且转让给本申请的受让人的第7,034,501号美国专利公开了用于减轻交流电机驱动器中的反射波的门脉冲时间间隔调整技术，其全部内容通过引用合并于此，如在这里完全阐述了一样。

发明内容

现在对本公开内容的各个方面进行概述，以便于对本公开内容的基本理解，其中该概述不是对本公开内容的详尽概括，并且不旨在识别本公开内容的某些元素，也不旨在限定其范围。相反，该概述的主要目的是在下文中给出的更详细描述之前以简化形式给出本公开内容的一些概念。本公开内容提出了功率转换系统和直流扼流器，该直流扼流器具有包括第一柱和第二柱的芯结构，其中直流扼流器具有至少四个绕组和在第一芯柱的中间部分与第二芯柱的中间部分之间提供磁通路径的一个或多个分路器（shunt）。

提供了一种功率转换系统，其包括整流器、逆变器以及提供耦合在整流器与逆变器之间的线圈的直流链路扼流器。整流器包括第一直流输出节点和第二直流输出节点，并且逆变器具有第一直流输入节点和第二直流输入节点。该直流链路扼流器包括具有第一柱和第二柱的芯结构，第一柱和第二柱均包括两个端部和中间部分。第三柱在第一柱的第一端部与第二柱的第一端部之间延伸，并且第四柱在第一柱的第二端部与第二柱的第二端部之间延伸。在某些实施例中，芯结构包括多个层压制品（laminate）。此外，在某些实施例中，芯结构的柱中或者柱之间没有间隙。