[发明专利]逆变器直流输入端共模骚扰电压的抑制方法及逆变器

说明书

技术领域

本发明提出一种针对直流/交流逆变供电模块或设备，低于9KHz频段的共模骚扰电压进行有效抑制的方法及逆变器改进，属于电气设计领域。

背景技术

目前国家标准GB4824 2013《工业、科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法》，对于低频9KHz以下频段的传导发射没有限值，通常不会测试低于9KHz频段的传导发射。

在轨道交通技术领域，通常对逆变器设备在电源输出端谐波发射有技术要求，对设备本身产生的给电源输入端的纹波电压没有相应技术要求。对于纹波电压是在直流端的正线和负线之间进行测试，并不会测试直流正线对地，或者负线对地的电压。

对于直流/交流的逆变器设备或电路而言，做为负载的交流设备在工作时，会在负载侧产生固定频率的交流电流波形，这个波形的具有波峰和波谷。无论是波峰区间和波谷区间形成的电流，反馈在直流输入侧均是有效值电流，亦即，实际上波谷区间的电流在直流侧的幅度特征和波峰区间是相同的，所以电源输入侧直流电流的周期为负载侧频率的两倍，并且本直流电流为脉动电流，电流的幅值大小和负载侧功率相关。50Hz的交流负载会在直流侧产生100Hz的脉动涌流。产生的传递骚扰主要在低频频段，相对的在9KHz以下骚扰强度较大，根据设备或电路设计的不同，这个骚扰也会影响传导发射测量的其他相对低的低频频段。

但是应用当前国内轨道车辆的大型直流供电系统中，直流负线存在TT接地的设计，即设备的直流供电端的负线直接接地，共模电流会以传导骚扰的形式存在于公共地中，此时正线对地和负线对地的共模电压信号，已经不同于人工电源网络设备的标准参考地的连接。

根据GB_4343.1《家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容要求_第1部分：发射由于传导骚扰发射》、GB_4824《工业科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法》等标准的规定，测试传导骚扰发射的频段范围为150KHz-30MHz，在150KHz之前无发射测试要求。结合上述描述，很难提前发现直流线对地在150KHz之前、特别是低于9KHz频段，对于轨道车辆上使用的电压敏感度高的部件，将产生明显的共模骚扰问题。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明在于解决上述问题而提出一种针对直流/交流逆变供电模块或设备的低频共模骚扰电压抑制方法、以及应用该方法对于逆变器结构的改进。即在直流输入端串联一电感，以抑制当直流负极接地时，以感抗的形式抑制低频骚扰电压存在于公共地中。

本发明的设计目的在于，针对低频9KHz以下频段的骚扰电压进行最大限度地抑制，通过增强滤波效果而在直流正线和负线之间增加电感抑制脉冲电压的方法。

为实现上述发明目的，所述逆变器直流输入端共模骚扰电压的抑制方法，是基于直流供电端的负线接地，在直流输入端串联一电感。即通过在直流输入端设置的来抑制容易被忽略的对地产生的低频电压骚扰。

为提高滤波抑制效果，进一步的改进措施是，所述电感采用非晶金属环作为绕组的内芯，其感抗至少应达到10毫亨，绕组磁环的初始磁导率应不低于50000亨利/米。

针对电感的绕组材质优选方案是，采用铁基非晶合金或铁基纳米晶合金。

在测试直流输入侧线对地的电压峰值波形并比较的条件下，优选的电感其磁导率应最大。

在绕制电感时，连接逆变器内部线路的绕组一侧，其引线应选择最短的连接方式；连接逆变器外部线路的绕组一侧，其引线可选择最长的连接方式。

在连接直流输入端之前，对所述电感的绕组进行封装。

应用上述共模骚扰电压抑制方法的设计思路，针对逆变器的结构改进是，在直流输入端与滤波器之间串联一电感。

为达到较佳的滤波抑制效果，所述电感采用非晶金属环作为绕组的内芯，其感抗至少应达到10毫亨，绕组磁环的初始磁导率应不低于50000亨利/米。

综上内容，本发明所述的逆变器直流输入端共模骚扰电压的抑制方法，简单易行、针对低于9KHz频段的共模骚扰电压抑制效果突出。根据该方法改进的逆变器，仅是在直接输入端与通常采用的滤波器之间串联一电感，在保证滤波效果前提下，成本较低，对于低于9KHz频段的共模骚扰抑制更为彻底。

附图说明

图1是现有逆变器结构示意图；

图2是采用本发明所述抑制方法的逆变器结构示意图；

图3是所述电感的结构示意图；

图4是感抗适合范围内的直流输入侧线对地电压峰值波形示意图；

图5是感抗过小情况下的直流输入侧线对地电压峰值波形示意图。