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CN87107636A - 包含一个抗高频干扰的滤波器的静态转换器 - Google Patents

包含一个抗高频干扰的滤波器的静态转换器 Download PDF

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CN87107636A
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Abstract

保护滤波器包括一个与转换器外罩电绝缘并作为静态转换器的内部元件接地端的内参考面，以及分别连接内参考面与转换器输入电缆、输出电缆的滤波电容。

Description

本发明涉及一种含有一个抗高频干扰的滤波器的静态转换器，静态转换器包括：通过保护导线接地的外部罩，分别连至主设备和一个电池组的输入电缆，以及连接用户设备的输出电缆。
在静态转换器中，由于功率半导体器件（特别是晶闸管）的开关作用产生的高频干扰使对主设备的干扰加强，而主设备的干扰必须尽可能地加以限制。
为了达到此目的，在现有技术的设备中，使用了连接设备框架的滤波器。这些滤波器是常规的低通LC滤波器，例如具有π型结构的滤波器。这些滤波器串联地插入到转换器输入端和转换器输出端，即位于输入电缆与转换器框架之间以及输出电缆与转换器框架之间，本身与所在的设备的地相连。
如果转换器的功率达到几十KVA（千伏安），这类滤波器需要使用高值电容器。则通过电容器反馈到连接设备框架与地之间的屏蔽导线的电流会迅速超出允许值。的确，为了不致于引起隔离监控设备，特别是位于转换器内部的微分电路断路器，产生误动作，这些电流必须限制在几毫安的值内。然而使用高值电容器，反馈至保护导线的电流，特别是来自主电源的电流，被隔离监控设备视为恒定误差。进一步而言，这些监控设备的断路阈值大幅度提高将导致掩盖实际的接地故障，並大大减弱了与这些设备接触时对人的保护性。
更进一步而言，采用现有技术的串接插入设备的方法，要滤除实际共模干扰是非常困难的，並且由于电感必须承受额定电流，使得难以协调限制干扰的要求（即在常规LC滤波器选用高值电感）与小的尺寸空间的要求。
本发明的目的在于：实现一个含有一个滤波器的静态转换器，这个滤波器使得反馈回静态转换器输入电缆和输出电缆的高频干扰受到限制，特别是对于中功率和大功率的静态转换器的情况，该转换器克服了上述缺点。
按照本发明的静态转换器其特征在于：保护滤波器包含一个与外罩电绝缘並作为所有其内部的转换器元件接地端的内部参考面，和分别将输入和输出电缆与上述内部参考面连在一起的滤波电容。
通过下面对本发明的一个实施例的描述，使本发明其它的优点与特征将变得十分明显，这个实施例仅作为一个非限定性的例子给出並参照下述框图描述，其中：
图1以简图的方式表示包含根据本发明的一个保护滤波器的静态转换器。
图2仍以简图的形式表现根据本发明的保护滤波器的内参考面的一个特殊实施方案。
图3非常详细地，以剖面的形式表示根据本发明，转换器输入和输出电缆与保护滤波器之间连接端子的支架。
图1中所表示的静态转换器包括：串接在外部罩10中的一个整流器充电器12和一个逆变器16。整流器充电器12通过三相输入电缆14与主功率电源相连。逆变器16通过三相加中线的输出电缆18连至用户设备。电池组20连接至整流器充电器12与逆变器16相连的电缆22上。通过三相加中线的输入电缆26与辅助电源相连的支路24也与输出电缆18相连。转换器的外部罩10通过保护导线28与设备的地线相连。
在现有技术中，这类转换器是众所周知的，没有必要进一步详细地描述它的结构及工作原理。
根据本发明的转换器滤波器由电容C1，C2，C3和C4组成，它们分别使电缆14，18，22和26与内参考面相连，该内参考面没有接地，因此处于独立于地电位的一个浮动参考电位上。
然而，杂散电容存在于不同的转换器的功率元件与内参考面30之间。在图1中，虚线用于表示分别存在于内参考面30与整流器充电器12，逆变器16和分支电路24之间的杂散电容CP1，CP2和CP3，以及存在于内参考面和外罩10之间的杂散电容CP和存在于外罩10和地电位之间的杂散电容Ce。
借助于滤波电容器C1～C4和杂散电容器CP1～CP3的作用，则由于电路12、16和24中的功率半导体器件的开关效应引起的干扰被参考面30阻截。因此，干扰的主要部分不会通过输入/输出电缆传输至外界，同时由于参考面30没有连至外罩10上，因此干扰也不会传输给保护导线28。
尽管如此，高频电流通过杂散电容CP和Ce馈给设备的接地端並因此通过保护线28构成回路，使得分散共模干扰，由于在高频情况下，内参考面30处于非常接近地电位的虚电位上，使得高频电流非常小。由此实现的设备，除了不同于常规接入的滤波器而不包含任何阻抗之外，同时还提供了滤除实际共模干扰的解决方案。
实际上，内参考面30並不是按照图1所示的内部罩的形式实现的，而是由各内部相联的器件构成。在图2中，以简图的方式说明了由不同的元件构成参考面的特殊实施方案。
输入、输出电缆14、18、22和26与滤波电容器C1～C4相接，並且通过连接端子32分别与各元件（12、16、24）相连。如图3所详述，这些连接端子32安装在一个绝缘支架34上，並支托一块带有滤波电容器38（C1～C4）的印刷电路板36。参考面30一部分由印刷电路板表面上尽可能大的金属镀层构成。如图2所示，安装在具有电绝缘基座的塑料壳内的转换器功率器件16、12和24的半导体元件42，装在散热器44上，该散热器也与作为参考面的印刷电路的金属镀层相连。这种连接最好借助于位于散热器附近的一个金属板46加以实现，将散热器与金属板相连，金属板自身通过导线48与印刷电路的金属镀层40相接，並形成与金属镀层相接的内参考面30。
同样地，绕组元件50-通过绝缘元件50固定在转换器外罩10上的变压器和电感线圈-的磁路连接到参考面上，最好借助于金属板46或可能的话借助于与第一块金属板相连的第二块金属板与参考面相连。因此，至少借助于一块金属板46将转换器不同的内部元件的接地面连接至金属镀层上。
对于大功率的设备，半导体器件不再是装在具有绝缘基座的塑料壳中，因此与相连的散热器不是电绝缘的了。这样就不可能再将散热器直接与参考面相连。这时可采用如下方式，将一个金属罩尽可能地靠近散热器，但不接触，並将金属罩与参考面相接。
很明显，根据本发明的滤波器能够用于任何类型的静态不间断电源中。

Claims (3)

1、静态转换器包括：通过保护导线接地的外部罩，分别与主电源和电池组相接的输入电缆，连接到用户设备的输出电缆，以及抗高频干扰滤波器，所述的滤波器包括一个与外罩电绝缘並作为所有内部转换器元件接地点的内参考面，以及分别连接输入、输出电缆至上述内参考面的滤波电容。
2、根据权利要求1的静态转换器，其中，内参考面一方面由支撑滤波电容的印刷电路的一面金属镀层构成，另一方面由至少一块通过导线与上述金属镀层相连的金属板组成。各内部转换器元件的接地端都接至上述金属板上。
3、根据权利要求2的静态转换器，其中，上述印刷电路由转换器输入和输出电缆的连接端子支撑，安装在位于罩内的绝缘支架上。
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