[go: up one dir, main page]

RU2641707C1 - Преобразователь тока - Google Patents

Преобразователь тока Download PDF

Info

Publication number
RU2641707C1
RU2641707C1 RU2016135050A RU2016135050A RU2641707C1 RU 2641707 C1 RU2641707 C1 RU 2641707C1 RU 2016135050 A RU2016135050 A RU 2016135050A RU 2016135050 A RU2016135050 A RU 2016135050A RU 2641707 C1 RU2641707 C1 RU 2641707C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
faraday
faraday cage
circuit board
current converter
paragraphs
Prior art date
Application number
RU2016135050A
Other languages
English (en)
Inventor
Кристиан ВОЛЬФ
Original Assignee
Грундфос Холдинг А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Грундфос Холдинг А/С filed Critical Грундфос Холдинг А/С
Application granted granted Critical
Publication of RU2641707C1 publication Critical patent/RU2641707C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/01Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
    • H02K11/014Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/0141Shields associated with casings, enclosures or brackets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
    • H02M5/04Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/22Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/297Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal for conversion of frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007Casings
    • H05K9/002Casings with localised screening
    • H05K9/0022Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
    • H05K9/0024Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans or caps or conformal shields
    • H05K9/0026Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans or caps or conformal shields integrally formed from metal sheet
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007Casings
    • H05K9/002Casings with localised screening
    • H05K9/0022Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
    • H05K9/0037Housings with compartments containing a PCB, e.g. partitioning walls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике. Частотный преобразователь имеет корпус, в котором расположены электрические и электронные конструктивные элементы (5, 6, 7, 22), и который выполнен, по меньшей мере, частично в виде клетки Фарадея. Внутри корпуса предусмотрены, по меньшей мере, две клетки (4, 9, 15, 29) Фарадея для того, чтобы улучшать ЭМС (электромагнитную совместимость). 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к преобразователю тока, в частности к частотному преобразователю, с указанными в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения признаками.
На сегодняшний день преобразователи тока используются во многих технических применениях. Так, например, для центробежных насосов, которые используются в качестве циркуляционных насосов систем отопления или тому подобного, на сегодняшний день имеет место в уровне техники оснащать их частотным преобразователем, который расположен в закрепленной в большинстве случае на корпусе двигателя клеммовой коробке или в корпусе частотного преобразователя. Подобные частотные преобразователи имеют множество электронных конструктивных элементов, из которых в качестве источника помех выходят электромагнитные и/или электростатические излучения, которые должны экранироваться, для того чтобы обеспечивать электромагнитную совместимость (ЭМС). С другой стороны такие частотные преобразователи имеют также чувствительные электронные конструктивные элементы (приемники помех), в частности электронику управления и регулировки, которые необходимо защищать от электромагнитных и/или электростатических воздействий.
Для этого в уровне техники имеет место заключать образующие преобразователь тока электрические и электронные конструктивные элементы в клетку Фарадея.
Из DE 297 22 918 U1 согласно уровню техники известно рассчитывать весь корпус преобразователя тока в виде клетки Фарадея.
Несмотря на такое полное экранирование преобразователя тока клеткой Фарадея, может быть затруднительно, обеспечивать электромагнитную совместимость преобразователя тока. На практике это реализуется вследствие того, что дополнительно адаптируется время переключения, в частности время нарастания и время спада при переключении электронных переключателей, для того чтобы в частности в диапазоне высоких частот получать более низкое излучение помех. Тем не менее, это имеет тот недостаток, что вследствие этого ухудшается коэффициент полезного действия частотного преобразователя, то есть возникают потери.
Также в уровне техники имеет место располагать большие помехоподавляющие ферриты вокруг входного кабеля.
Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача по уменьшению указанных выше недостатков, то есть по улучшению электромагнитной совместимости преобразователя тока, в частности частотного преобразователя, по возможности без потерь мощности и без высокой конструктивной сложности.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью преобразователя тока с указанными в пункте 1 формулы изобретения признаками. Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения, в последующем описании и на чертеже. При этом указанные в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании признаки могут в каждом случае по отдельности, а также в подходящей комбинации дополнительно развивать соответствующее изобретению решение согласно пункту 1 формулы изобретения.
Соответствующий изобретению преобразователь тока, в частности частотный преобразователь, имеет корпус, в котором расположены электрические и электронные конструктивные элементы, и который выполнен, по меньшей мере, частично в виде клетки Фарадея. Согласно изобретению корпус имеет, по меньшей мере, две клетки Фарадея.
Основная идея соответствующего изобретению решения - это предусматривать, по меньшей мере, две клетки Фарадея, для того чтобы таким образом достичь лучшего электромагнитного разделения конструктивных элементов или конструктивных узлов внутри частотного преобразователя и тем самым улучшить ЭМС.
Экранирование выпрямителей тока, в частности частотных преобразователей, является сложным, так как необходимо экранировать комбинацию из емкостных, магнитных и электромагнитных полей. Для экранирования магнитных полей важным является то, что клетка Фарадея образует замкнутую проводящую ток поверхность, чтобы индуцированные токи могли закорачиваться. Для экранирования емкостных или магнитных полей клетка Фарадея должна рассчитываться таким образом, что отверстие в клетке Фарадея всегда меньше, чем одна треть наименьшего расстояния от электрического конструктивного элемента до клетки. Для электромагнитного экранирования необходимым является то, что отверстия в клетке Фарадея значительно меньше, чем длина волны экранируемого электромагнитного поля, обычно тридцатая часть длины волны. Так как в выпрямителе тока возникают частоты до 30 ГГц, на практике клетка Фарадея для экранирования должна иметь дыры, отверстия, выемки или тому подобное, ширина в свету которых или диаметр которых меньше чем 3,3 мм. При этом расстояние от электрических/электронных конструктивных элементов до клетки Фарадея должно составлять более чем 10 мм.
При этом наиболее предпочтительно, если согласно усовершенствованию изобретения две разделенные клетки Фарадея имеют одну общую стенку клетки. Такая конструкция является высокоэффективной, а благодаря совместному использованию одной стенки клетки также экономичной. Проведение проводов через такую стенку осуществляется предпочтительно при помощи проходного конденсатора.
Наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения получается вследствие того, что один или несколько конструктивных элементов, которые во время работы образуют электромагнитный и/или электростатический источник помех, расположены, по меньшей мере, в одной клетке Фарадея, и один или несколько конструктивных элементов, которые чувствительны к приему электромагнитных и/или электростатических сигналов помех (приемник помех), расположены, по меньшей мере, в одной другой клетке Фарадея. Это соответствующее изобретению усовершенствование наиболее эффективно, так как при помощи, по меньшей мере, двух клеток Фарадея с одной стороны осуществляется экранирование конструктивных элементов, создающих сигналы помех, а с другой стороны образовано экранирование для наиболее чувствительных к сигналам помех конструктивных элементов. Вследствие этого возникающие внутри преобразователя тока высокочастотные помехи могу очень существенно сокращаться, в частности, если рассматривается выходящее в целом из преобразователя тока излучение помех, и периоды переключения больше не должны продлеваться.
При этом наиболее предпочтительно, если, по меньшей мере, электронные переключатели силовой цепи преобразователя тока, предпочтительно вся силовая цепь расположены в одной собственной клетке Фарадея. Силовая цепь преобразователя тока обычно представляет собой сравнительно большой источник помех, который экранируется предпочтительно отдельно внутри преобразователя тока посредством клетки Фарадея.
Дополнительно или альтернативно является наиболее предпочтительным, если, по меньшей мере, один или несколько входных и/или выходных помехоподавляющих фильтров расположены в отделенных друг от друга клетках Фарадея. Вследствие этого может эффективно предотвращаться излучение помех из преобразователя тока наружу.
Для того чтобы предотвращать то, что при прохождениях проводов внутри преобразователя тока между клетками Фарадея передаются сигналы помех, согласно усовершенствованию изобретения предусмотрен проходной конденсатор (feed through capacitor) в стенке между двумя клетками Фарадея. При этом в одной стенке могут быть предусмотрены один или несколько из таких проходных конденсаторов, в зависимости от количества проводимых проводов. При этом речь может идти о проводах для проведения электрических сигналов и/или для передачи электрической мощности из одной клетки в другую клетку.
Для того чтобы достигать наиболее эффективного сокращения излучения помех, согласно усовершенствованию изобретения, по меньшей мере, один конденсатор на одной стороне электрически соединен со стенкой клетки Фарадея, а на другой стороне электрически соединен с проводом, который проходит через проходное отверстие из одной клетки Фарадея в другую клетку Фарадея. При этом эффект тем лучше, чем ближе этот конденсатор электрически присоединен своей стороной стенки к проходному отверстию.
Такой конденсатор, который закорачивает высокие частоты на клетку Фарадея, предпочтительно предусмотрен в клетке Фарадея, в которой возникает сигнал помех, или, если он поступает снаружи, через которую такой сигнал помех проводится.
Согласно предпочтительному усовершенствованию изобретения предусмотрена обособленная клетка Фарадея, которая образует клетку выходного фильтра преобразователя тока, который имеет два или большее количество выводящих мощность провода к двигателю и, по меньшей мере, один конденсатор, который подключен между одним проводом и стенкой клетки выходного фильтра. Эта конструкция предпочтительна в частности для исполнений, у которых проходящие к двигателю линии должны выводиться из клетки Фарадея.
В конструктивно простом, однако высокоэффективном с точки зрения ЭМС расположении наряду с проводящими электрическую мощность проводами лишь входной помехоподавляющий фильтр расположен в другой клетке Фарадея. Вследствие этого может эффективно предотвращаться то, что поступающие из силовой части электростатические и/или электромагнитные помехи проникают во входной помехоподавляющий фильтр.
Согласно альтернативному предпочтительному варианту осуществления изобретения может быть предпочтительным располагать статор электрического двигателя, проводящие мощность провода между выпрямителем тока и электрическим двигателем и силовую цепь преобразователя тока в одной общей клетке Фарадея. Такая общая клетка Фарадея может предпочтительно образовываться металлическим корпусом двигателя или альтернативно соответствующим экранированием статора, экранированием кабелей линии между двигателем и выпрямителем тока, а также клеткой Фарадея, которая образует корпус преобразователя тока или часть него.
Целесообразно, но не обязательно клетки Фарадея преобразователя тока и при необходимости также двигателя электрически соединены друг с другом и предпочтительно с потенциалом земли. Наиболее предпочтительно, если корпус преобразователя тока имеет три клетки Фарадея, а именно одну, в которой расположена, по меньшей мере, силовая часть преобразователя тока, другую для входного помехоподавляющего фильтра и дальнейшую, в которой расположена цепь сопряжения преобразователя тока. Благодаря этому расположению ЭМС выполненного таким образом преобразователя тока может дополнительно улучшаться.
Если- что зачастую случается при неправильном соединении электронных компонентов- в выпрямителе тока предусмотрена печатная плата с расположенными на ней электронными конструктивными элементами, которые соединены токопроводящими дорожками на верхней стороне платы, то согласно предпочтительному усовершенствованию изобретения, по меньшей мере, некоторые электронные конструктивные элементы охвачены, по меньшей мере, одной клеткой Фарадея, причем проводящий слой печатной платы образует стенку клетки Фарадея. Таким образом, если конструктивные элементы соединены друг с другом токопроводящими дорожками на верхней стороне, то этим проводящим слоем обычно является находящийся под ними слой или же слой на нижней стороне печатной платы.
Если, что предпочтительно, электронные конструктивные элементы расположены в отделенных друг от друга областях печатной платы, то предпочтительно одна или несколько из этих разделенных областей охвачены одной или же несколькими клетками Фарадея, причем проводящая поверхность платы образует стенку клеток Фарадея. Таким образом, на одной стороне печатной платы могут располагаться несколько клеток Фарадея друг около друга, причем предпочтительно соседние клетки Фарадея в каждом случае имеют одну общую стенку, и нижняя стенка клеток образуется проводящей поверхностью печатной платы, например промежуточным слоем или проводящим слоем на нижней стороне.
Альтернативно или дополнительно электронные конструктивные элементы могут быть расположены на верхней и нижней стороне печатной платы, причем клетки Фарадея могут распространяться с обеих сторон от печатной платы, и проводящий слой внутри печатной платы образует стенку клеток Фарадея на обеих сторонах. В этом случае печатная плата является многослойной печатной платой.
Таким образом, согласно изобретению клетки Фарадея могут быть расположены на одной стороне печатной платы друг около друга и/или на обеих сторонах печатной платы по отдельности или друг около друга. Согласно усовершенствованию изобретения одна клетка Фарадея может также распространяться с обеих сторон печатной платы, в этом случае печатная плата предпочтительно на обеих сторонах снабжена электронными конструктивными элементами и соединена посредством электрических проводников (отверстий под проволоку), которые проходят через печатную плату. В этом случае клетка Фарадея распространяется сквозь саму печатную плату.
Наиболее предпочтительно конструкция соответствующего изобретению преобразователя тока используется для частотного преобразователя электрического приводного двигателя лопастного насоса, корпус которого (частотного преобразователя) расположен в или на корпусе двигателя и/или насоса, так что образованные в корпусе частотного преобразователя клетки Фарадея могут простым образом с проведением электричества соединяться при необходимости с корпусом двигателя и/или корпусом насоса. В качестве приводного двигателя предпочтительно служит асинхронный электродвигатель или двигатель с постоянными магнитами.
Для того чтобы обеспечивать достаточное экранирование от магнитных, электромагнитных и емкостных полей, клетка Фарадея предпочтительно образована настолько закрытой, что отверстия, выемки или просветы выполнены настолько малыми, что их ширина в свету или их максимальный диаметр меньше чем 3,3 мм. Кроме того, является преимуществом, если электрические/электронные конструктивные элементы внутри клетки Фарадея, исключая области, в которых проведены линии, имеют расстояние, по меньшей мере, в 10 мм до стенки клетки. Это минимальное расстояние должно естественно занижаться в области проходов линий. В этой области требуются описанные более подробно вверху меры, например расположение проходных конденсаторов, для того чтобы эффективно предотвращать вход или выход излучений помех из клетки Фарадея.
Далее изобретение поясняется более подробно при помощи изображенных на чертежах примеров осуществления, на которых показано:
фиг. 1 - электрическая схема снабженного входным помехоподавляющим фильтром частотного преобразователя согласно изобретению с подключенным двигателем, на которой двигатель соединен с частотным преобразователем через кабель;
фиг. 2 - альтернативное исполнение на изображении согласно фиг. 1, на котором двигатель и частотный преобразователь расположены в одном общем корпусе;
фиг. 3a - электрическая схема входного помехоподавляющего фильтра первого варианта осуществления;
фиг. 3b - электрическая схема входного помехоподавляющего фильтра согласно второму варианту осуществления;
фиг. 4 - на разрезе через многослойную печатную плату соединение двух клеток фарадея;
фиг. 5 - разрез по линии V-V разреза на фиг. 4; и
фиг. 6 - разрез по линии VI-VI разреза на фиг. 5.
Изображенный на фиг. 1 частотный преобразователь предусмотрен для подключения к сети 1 переменного тока. На фигуре по причинам лучшей наглядности изображена однофазная версия, однако следует понимать, что в соответствии с тем же принципом конструкции благодаря добавлению соответствующих линий и конструктивных элементов может быть также предусмотрено многофазное питание. Подключаемая к сети 1 переменного тока питающая линия 2 сначала проведена через входной помехоподавляющий фильтр 3, который расположен в первой клетке 4 Фарадея или экранирован ею. Внутри входного помехоподавляющего фильтра 3 оба провода 2a и 2b соединены друг с другом при помощи конденсатора 5, говоря о котором, речь идет о конденсаторе класса защиты X2. Кроме того, провода 2a и 2b питающей линии 2 внутри первой клетки 4 Фарадея соединены с проведением электричества в каждом случае через конденсатор 6 с клеткой 4 Фарадея.
Наконец, провода 2a и 2b, после того как они с целью короткого замыкания высоких частот прошли конденсатор 5, подведены к синфазному дросселю 7 (CMC), а именно провод 2a к одной стороне дросселя, а провод 2b к другой стороне дросселя 7, прежде чем они через отверстие 8 в стенке первой клетки 4 Фарадея выведены во вторую клетку 9 Фарадея. Рядом с отверстием 8 провода 2a и 2b в каждом случае через конденсатор 10 соединены с проведением электричества со второй клеткой 9 Фарадея, говоря о конденсаторах 10, речь идет о конденсаторах класса защиты Y2. Далее провода 2a и 2b соединены со стороны входа второй клетки 9 Фарадея посредством конденсатора 11, который так же, как и конденсатор 5 является конденсатором класса защиты X2.
Далее питающая линия 2 подведена к цепи 12 выпрямителя, выход которой известным по существу способом запитывает промежуточную цепь 13, а также сверх этого импульсный блок 14 питания, который предусмотрен для электропитания расположенной в третьей клетке 15 Фарадея связующей цепи 16. цепь 16 сопряжения включает в себя расположенный за пределами третьей клетки 15 Фарадея датчик 17, который при помощи линии 18 через отверстие 19 соединен со связующей цепью 16 внутри третьей клетки 15 Фарадея. Сигналы связующей цепи 16 передаются беспроводным способом при помощи интегрированных в стенку между третьей и второй клеткой Фарадея оптронов 20 и затем принимаются микроконтроллером 21, который расположен внутри второй клетки 9 Фарадея и управляет шестью силовыми выключателями 22, которые в каждом случае попарно согласованы с проводами 23a, 23b и 23c, которые образуют питающие линии для трех фаз подключенного к ним электрического двигателя 24. цепь 16 сопряжения служит для подключения одного или нескольких датчиков и для подключения одного или нескольких кабелей передачи данных или беспроводных каналов передачи данных. Соединение между связующей цепью 16 и микроконтроллером 21 частотного преобразователя гальванически изолировано посредством изображенных здесь в качестве примера оптронов 20 или передатчиков. В идеале гальваническая изоляция расположена в отверстии между двумя клетками Фарадея. Электропитание для связующей цепи 16 должно также присоединяться к клетке Фарадея при помощи конденсатора, который расположен максимально близко к отверстию, через которое питающий кабель проведен через стенку.
Провода 23a, 23b и 23c в каждом случае проведены через дроссель 25 и непосредственно перед выводом проводов через отверстие 26 соединены во второй клетке 9 Фарадея через конденсаторы 27 с линией 28, которая в свою очередь через конденсатор 10 соединена с проведением электричества со второй клеткой 9 Фарадея. Конденсаторы 27 являются конденсаторами класса защиты X2.
Провода 23 во второй клетке 9 Фарадея, которая вмещает в себя входную, промежуточную и силовую цепь частотного преобразователя, проведены через отверстие 26 в четвертую клетку 29 Фарадея, которая образует клетку выходного фильтра, в которой каждый из проводов 23a, 23b и 23c сначала проходит дроссель 30 и непосредственно перед своим выходом через отверстие 31 соединен с конденсатором 32, другая сторона которого соединена с проведение электричества с четвертой клеткой 29 Фарадея. Конденсаторы 32 являются конденсаторами класса защиты Y2.
Клетки 4, 9, 15 и 29 Фарадея соединены с проведением электричества друг с другом и с потенциалом земли. Они, как наглядно показывает электрическая схема согласно фиг. 1, имеют частично общие стенки и образованы посредством металлической оболочки или посредством очень мелкоячеистой сетки, например медной сетки. Они могут образовывать часть корпуса частотного преобразователя, а также одну или несколько печатных плат, на которых расположены и подключены конструктивные элементы.
На Фиг. 1 показан вариант осуществления, в котором частотный преобразователь имеется в виде собранного из нескольких клеток Фарадея блока, вход которого обозначен питающей линией 2, и выход которого обозначен проводами 23a, 23b и 23c, которые питают двигатель 24.
В изображенном при помощи фиг. 2 варианте осуществления, который, если касаться первой и третьей клетки 4 и 15 Фарадея, идентично совпадает с описанным выше исполнением, третья клетка Фарадея, которая на фиг. 2 обозначена ссылочной позицией 33, включает в себя сверх этого еще двигатель 24, а также проводку линии к двигателю. При этом проводка линии образована посредством общего экранирования 34 линии, которое с одной стороны соединено с третьей клеткой 33 Фарадея и прилегает к ней, а с другой стороны прилегает к корпусу 35 статора, который экранирует статор двигателя 24 и таким образом образует часть третьей клетки 33 Фарадея. Как наглядно показывает электрическая схема согласно фиг. 2, такое расположение делает возможным отказ от дросселей 25 и 30, а также от конденсаторов 27 и 32 согласно варианту осуществления на фиг. 1, таким образом выходной помехоподавляющий фильтр не нужен вследствие этого.
Общим для обоих исполнений является то, что силовая цепь всегда расположена в отдельной клетке Фарадея, так как силовая цепь образует во всем частотном преобразователе самый большой электромагнитный/электростатический источник помех. От нее отделена наиболее чувствительная цепь сопряжения, которая расположена в третьей клетке 15 Фарадея. Наконец, от силовой цепи также отделена клетка Фарадея, которая образует входной помехоподавляющий фильтр. Его конструкцию в подробностях также показывает фиг. 3a, которой ниже противопоставлена фиг. 3b, которая показывает еще более улучшенный по сравнению с фиг. 3a вариант осуществления. В варианте осуществления согласно фиг. 3b два входных помехоподавляющих фильтра 3 соединены последовательно друг за другом, вследствие чего дополнительно улучшается электромагнитная совместимость частотного преобразователя.
Изображенные при помощи фиг. с 1 по 3 электрические схемы иллюстрируют по существу электрическое расположение и соединение конструктивных элементов. Как эти элементы можно располагать на одной или нескольких печатных платах в различных клетках Фарадея, было описано уже вначале, для конструктивного многообразия границы здесь практически отсутствуют. В частности при использовании имеющих многослойную структуру печатных плат проводящий слой платы может предпочтительно образовывать часть одной или же нескольких клеток Фарадея. Также клетка Фарадея может проходить сквозь печатную плату, как это изображено в подробностях при помощи фиг. с 4 по 6.
Изображенная на фиг. с 4 по 6 многослойная печатная плата 36 имеет в целом четыре проводящих электричество слоя 37, 38, 39 и 40, которые в каждом случае могут использоваться по существу для электрического монтажа расположенных на них или под ними электронных конструктивных элементов. Если проводящий электричество слой 37 на верхней стороне или проводящий электричество слой 40 на нижней стороне образуют известным по существу образом токопроводящие дорожки для расположенных на верхней стороне или расположенных на нижней стороне конструктивных элементов, то как на верхней стороне могут образовываться одна или несколько клеток Фарадея, которые внизу замыкаются проводящим электричество слоем 38, так и могут образовываться расположенные на нижней стороне клетки Фарадея, которые вверху замыкаются проводящим слоем 39.
При помощи фиг. с 4 по 6 изображено, как предусмотренная на верхней стороне печатной платы клетка 41 Фарадея с проведение электричества соединяется через печатную плату с предусмотренной на одной прямой относительно нее на нижней стороне печатной платы клеткой 42 Фарадея, для того чтобы таким образом образовывать одну общую, включающую в себя участок печатной платы клетку 41, 42 Фарадея. Соединение клеток 41 и 42 осуществляется через отверстие 43 под провод (wire holes -) и, исходя из них, через расположенные в проводящем слое 37 на верхней стороне или в проводящем слое 40 на нижней стороне замыкающие токопроводящие дорожки, на которых контактируют стенки клеток 41 и 42 Фарадея. На определенном расстоянии друг от друга предусмотрены эти отверстие 43 под провод, которые образованы посредством пронизывающего плату 36 сквозного отверстия, на стенку которого нанесен проводящий электричество слой, который в области соединен с проводящим электричество слоем 37 на верхней стороне, а также с проводящим электричество слоем 40 на нижней стороне платы. Расположенные между проводящими электричество слоями 37 и 40 на верхней и соответственно нижней стороне печатной платы 36, проводящие электричество слои 38 и 39 убраны в области этих отверстий 43 под провод и таким образом могут использоваться для других электрических соединений.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 сеть переменного тока
2 питающая линия с проводами 2a и 2b
2a фаза
2b нулевой провод
3 входной помехоподавляющий фильтр
4 первая клетка Фарадея
5 конденсатор класса защиты X2
6 конденсатор класса защиты Y2
7 синфазный дроссель (CMC)
8 отверстие
9 вторая клетка Фарадея
10 конденсатор класса защиты Y2
11 конденсатор класса защиты X2
12 цепь выпрямителя
13 промежуточная цепь
14 импульсный блок питания
15 третья клетка Фарадея
16 цепь сопряжения
17 датчик
18 линия
19 отверстие
20 оптрон
21 микроконтроллер
22 силовой выключатель
23 a, b, c провод
24 двигатель
25 дроссель
26 отверстие
27 конденсатор класса защиты X2
28 линия
29 четвертая клетка Фарадея
30 дроссель
31 отверстие
32 конденсатор класса защиты Y2
33 третья клетка Фарадея (фиг. 2)
34 экранирование линии
35 корпус статора
36 многослойная печатная плата.

Claims (23)


     1. Преобразователь тока, в частности частотный преобразователь, включающий в себя корпус, в котором расположены электрические и электронные конструктивные элементы (5, 6, 7, 22), и который выполнен, по меньшей мере, частично в виде клетки Фарадея,
отличающийся тем, что
корпус имеет, по меньшей мере, две клетки (4, 9, 15, 29) Фарадея.
2. Преобразователь тока по п.1, отличающийся тем, что две разделенные клетки (4, 9) Фарадея имеют одну общую стенку клетки.
3. Преобразователь тока по п.1 или 2, отличающийся тем, что один или несколько конструктивных элементов (22), которые во время работы образуют электромагнитный и/или электростатический источник помех, расположены, по меньшей мере, в одной клетке (9) Фарадея, и один или несколько конструктивных элементов (16), которые чувствительны к приему электромагнитных и/или электростатических сигналов помех, расположены, по меньшей мере, в одной другой клетке (15) Фарадея.
4. Преобразователь тока по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, электронные переключатели (22) силовой цепи преобразователя тока расположены в одной собственной клетке (9) Фарадея.
5. Преобразователь тока по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один или несколько входных и/или выходных помехоподавляющих фильтров расположены в отделенных друг от друга клетках (4, 29) Фарадея.
6. Преобразователь тока по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что предусмотрен проходной конденсатор (feed through capacitor) в стенке между двумя клетками Фарадея для того, чтобы проводить электрический сигнал и/или электрическую мощность из одной клетки в другую клетку.
7. Преобразователь тока по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один конденсатор (10) на одной стороне электрически соединен со стенкой клетки (9) Фарадея вблизи проходного отверстия (8), а на другой стороне электрически соединен с проводом (2), который проходит через проходное отверстие (8) из одной клетки (4) Фарадея в другую клетку (9) Фарадея.
8. Преобразователь тока по п.7, отличающийся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один конденсатор (10), который электрически соединен с проводом (2) и со стенкой клетки (9), в которой сигнал помех возникает или проводится.
9. Преобразователь тока по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что предусмотрена обособленная клетка (29) Фарадея, которая образует клетку выходного фильтра преобразователя тока, который имеет два или большее количество проводящих мощность провода (23) к двигателю (24) и, по меньшей мере, один конденсатор (32), который подключен между одним проводом (23) и стенкой клетки (29) выходного фильтра.
10. Преобразователь тока по п.5, отличающийся тем, что наряду с проводящими электрическую мощность проводами лишь входной помехоподавляющий фильтр (3) расположен в другой клетке (4) Фарадея.
11. Преобразователь тока по п.10, отличающийся тем, что статор электрического двигателя (24), проводящие мощность провода (23) между выпрямителем тока и электрическим двигателем (24) и силовая цепь преобразователя тока охвачены одной общей клеткой (33, 34, 35) Фарадея.
12. Преобразователь тока по п.11, отличающийся тем, что общая клетка Фарадея образована металлическим корпусом (35) двигателя или экранированием двигателя, экранированием (34) кабелей и клеткой (33) Фарадея корпуса преобразователя тока.
13. Преобразователь тока по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что клетки (4, 9, 15, 29) Фарадея соединены электрически и предпочтительно с потенциалом земли.
14. Преобразователь тока по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что корпус преобразователя тока имеет три клетки Фарадея, одну, по меньшей мере, для силовой части, другую для входного помехоподавляющего фильтра и дальнейшую для промежуточной цепи преобразователя тока.
15. Преобразователь тока по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что предусмотрена печатная плата (36) с расположенными на ней электронными конструктивными элементами, которые соединены токопроводящими дорожками (37) на верхней стороне платы (36), причем, по меньшей мере, некоторые электронные конструктивные элементы охвачены, по меньшей мере, одной клеткой (41) Фарадея, и проводящий слой (38) платы (36) образует стенку клетки Фарадея.
16. Преобразователь тока по п.15, отличающийся тем, что электронные конструктивные элементы расположены в отделенных друг от друга областях печатной платы (36), причем одна или несколько из этих разделенных областей охвачены одной или несколькими клетками (41) Фарадея, и проводящая поверхность (38, 39) платы (36) образует стенку клеток Фарадея.
17. Преобразователь тока по п.15 или 16, отличающийся тем, что электронные конструктивные элементы расположены на верхней и нижней стороне печатной платы (36), причем печатная плата (36) является многослойной печатной платой с клетками (41, 42) Фарадея с обеих сторон от платы и с проводящим слоем (38, 39) внутри платы, который образует стенку клеток Фарадея на обеих сторонах.
18. Преобразователь тока по любому из пп. 1-17, отличающийся тем, что печатная плата (36) с электронными конструктивными элементами предусмотрена на обеих сторонах платы, которые охвачены одной клеткой (41, 42) Фарадея, причем стенки клетки расположены на верхней и нижней стороне печатной платы (36) и электрически соединены друг с другом проходящими через печатную плату (36) проводниками (43).
19. Преобразователь тока по любому из пп. 1-18, отличающийся тем, что преобразователь тока является частотным преобразователем для электрического приводного двигателя (24) лопастного насоса, и что корпус частотного преобразователя расположен рядом или на корпусе двигателя и/или насоса.
20. Преобразователь тока по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что клетка (4, 9, 15, 29, 33, 41, 42) Фарадея выполнена закрытой таким образом, что отверстия, просветы, выемки имеют ширину в свету максимум в 3,3 мм.
21. Преобразователь тока по любому из пп. 1-20, отличающийся тем, что расстояние от электрических и/или электронных конструктивных элементов до стенки клетки (4, 9, 15, 29, 33, 41, 42) Фарадея, исключая области, в которых проведены линии, всегда больше чем 10 мм.
RU2016135050A 2014-02-05 2015-01-23 Преобразователь тока RU2641707C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14153916.3 2014-02-05
EP14153916.3A EP2905888A1 (de) 2014-02-05 2014-02-05 Stromrichter
PCT/EP2015/051368 WO2015117843A1 (de) 2014-02-05 2015-01-23 Stromrichter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2641707C1 true RU2641707C1 (ru) 2018-01-22

Family

ID=50068838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016135050A RU2641707C1 (ru) 2014-02-05 2015-01-23 Преобразователь тока

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10079528B2 (ru)
EP (2) EP2905888A1 (ru)
CN (1) CN105960754A (ru)
RU (1) RU2641707C1 (ru)
WO (1) WO2015117843A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11909304B2 (en) 2018-12-18 2024-02-20 Meritor Electric Vehicles Germany Gmbh Method for controlling semiconductors

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015112146A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-26 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Vermeidung von schädlichen Lagerströmen
CN107509378A (zh) * 2016-06-14 2017-12-22 台达电子工业股份有限公司 电子装置的防电磁干扰设备
TW201743677A (zh) * 2016-06-14 2017-12-16 台達電子工業股份有限公司 電子裝置之防電磁干擾設置
US11831209B2 (en) * 2016-09-12 2023-11-28 Mitsubishi Electric Corporation Motor control device including a shield plate, and electric power steering control device
EP3382890B2 (en) * 2017-03-31 2023-05-24 Grundfos Holding A/S Pump assembly and controlling method
DE102017111396B4 (de) 2017-05-24 2020-08-06 Hanon Systems Anordnung zur aktiven Unterdrückung von Störsignalen
JP6848925B2 (ja) * 2018-04-10 2021-03-24 株式会社デンソー 放電装置一体型電源装置
EP3667873B1 (de) * 2018-12-10 2022-03-23 Wilo Se Pumpenelektronik
DE102019213296A1 (de) * 2019-09-03 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Filtervorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem
WO2021255924A1 (ja) * 2020-06-19 2021-12-23 三菱電機株式会社 充放電装置
DE102021113090A1 (de) 2021-05-20 2022-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronik-Baugruppe und elektrischer Antriebsstrang
CN114188915B (zh) * 2021-12-03 2024-08-02 浙江佳乐科仪股份有限公司 一种变频器内置信号自锁隔离控制装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0356991A2 (en) * 1988-08-31 1990-03-07 Hitachi, Ltd. Inverter device
DE202005014044U1 (de) * 2005-09-06 2005-11-10 Schaffner Emv Ag Gehäuse für ein EMV Filter und einen Motorumrichter
RU2347333C2 (ru) * 2004-09-16 2009-02-20 Роузмаунт Инк. Полевой прибор с печатной платой в сборе в качестве экрана для защиты от воздействий окружающей среды и от эмп/радиопомех

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2606226B1 (fr) * 1986-11-05 1988-12-09 Merlin Gerin Convertisseur statique comportant un filtre de protection contre les perturbations haute frequence
FI911185A7 (fi) * 1991-03-08 1992-09-09 Telenokia Oy Arrangemang foer daempning av en genom anslutningsdon gaoende elektromagnetisk stoerning i en elektronisk anordning placerad inom ett ledande fodral
DE4210624A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-07 Tridonic Bauelemente Elektronisches Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe
DE19700666A1 (de) * 1996-03-08 1998-07-16 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Elektrische Schaltungsanordnung für den Betrieb von elektrischen Lampen
DE29722918U1 (de) 1997-12-17 1998-03-05 Abb Daimler Benz Transp Elektromagnetisch abschirmendes Stromrichtergehäuse
EP1230830A4 (en) * 1999-10-12 2006-04-26 Wavezero Inc APPARATUS FOR CONFINING ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE
US7126294B2 (en) * 2002-01-31 2006-10-24 Ebara Corporation Method and device for controlling photovoltaic inverter, and feed water device
US7005573B2 (en) * 2003-02-13 2006-02-28 Parker-Hannifin Corporation Composite EMI shield
EP1642355A4 (en) * 2003-05-28 2015-05-27 Beacon Power Llc CURRENT TRANSFORMER FOR ONE SOLAR TABLE
JP2005341630A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
US20060151207A1 (en) * 2004-12-02 2006-07-13 Brian Redman RF shielding structure
JP2006230064A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Toyota Motor Corp 電力変換ユニット
JP4657329B2 (ja) * 2008-07-29 2011-03-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
US8325461B2 (en) * 2008-08-08 2012-12-04 Hamilton Sundstrand Corporation Printed wiring board feed-through capacitor
FR2943210B1 (fr) * 2009-03-16 2011-04-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa Boitier, raccord electrique incorporant ce boitier et vehicule incorporant ce raccord
CN102422429B (zh) * 2009-05-22 2014-08-06 太阳能安吉科技有限公司 电隔离的散热接线盒
JP5012953B2 (ja) * 2010-05-21 2012-08-29 株式会社デンソー 駆動装置
US9129792B2 (en) * 2012-11-26 2015-09-08 Lucidity Lights, Inc. Fast start induction RF fluorescent lamp with reduced electromagnetic interference
DE102013207673A1 (de) 2013-04-26 2014-10-30 Conti Temic Microelectronic Gmbh Gehäuse, Schaltungsanordnung, Antriebsanordnung sowie Verfahren zur Herstellung der Schaltungsanordnung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0356991A2 (en) * 1988-08-31 1990-03-07 Hitachi, Ltd. Inverter device
RU2347333C2 (ru) * 2004-09-16 2009-02-20 Роузмаунт Инк. Полевой прибор с печатной платой в сборе в качестве экрана для защиты от воздействий окружающей среды и от эмп/радиопомех
DE202005014044U1 (de) * 2005-09-06 2005-11-10 Schaffner Emv Ag Gehäuse für ein EMV Filter und einen Motorumrichter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11909304B2 (en) 2018-12-18 2024-02-20 Meritor Electric Vehicles Germany Gmbh Method for controlling semiconductors

Also Published As

Publication number Publication date
EP3103186A1 (de) 2016-12-14
WO2015117843A1 (de) 2015-08-13
US10079528B2 (en) 2018-09-18
US20160352187A1 (en) 2016-12-01
EP2905888A1 (de) 2015-08-12
CN105960754A (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2641707C1 (ru) Преобразователь тока
CN102545446A (zh) 最小化电磁干扰的电马达结构
CN103369938A (zh) 梳状结构屏蔽层以及其无线充电传输器
US10798818B2 (en) Power supplies including shielded multilayer power transmission boards
CN106068679A (zh) 通过具有阻尼网络的电容屏蔽罩对开关‑模式功率变换器进行共模噪声抑制
CN108370196A (zh) 抗干扰装置、电子组件和抗干扰装置的用途
CN210898831U (zh) Dc换向器电动机
JP2001286152A (ja) インバータシステムの接地構造
RU2155428C2 (ru) Способ подавления радиочастотных излучений от электропривода, электропривод и электродвигатель
JP2015185848A (ja) 誘導加熱アセンブリ用の多層回路基板、及びこれを備える誘導加熱アセンブリ
KR20080086709A (ko) 매입형 전자파 차단 필터
CN108919932B (zh) 一种大功率电源的电磁兼容处理装置
US7912328B2 (en) Optical waveguide EMI shield
CN205693666U (zh) 一种电磁兼容设备
JP2004336036A (ja) 装置エンクロージャ部分における低周波伝送線路からの電磁妨害雑音のフィルタリング
EP2405732A3 (en) Electromagnetic interference (EMI) diverter
JP5264700B2 (ja) 電子機器
CN112867224A (zh) 一种电子组件及电子设备
RU2661886C2 (ru) Конструкция и компоновка блоков распределения электропитания для ослабления магнитных полей
CN209593835U (zh) 一种电源和设备
JP2012110092A (ja) 電力変換装置
KR20180027345A (ko) 필터 회로 및 와이어리스 전력 전송 시스템
KR101968335B1 (ko) 공기 조화기의 필터 모듈
CN106027115A (zh) 一种超短波电台的电磁兼容系统
TW202320465A (zh) 改良的低電磁干擾變壓器