具有频率依赖电阻的电流导体结构制造技术

本公开内容描述了具有频率依赖电阻的电流导体结构。电流导体结构包括并联连接的第一电流导体和第二电流导体。第一电流导体和第二电流导体被配置成使得第二电流导体具有比第一导体高的电阻和低的电感，使得在设定频率限值以上，电流导体结构的总阻抗的电阻分量大于第一电流路径的阻抗的电阻分量。

Current conductor structure with frequency dependent resistance

The present disclosure describes a current conductor structure with a frequency dependent resistor. The current conductor structure includes the first current conductor and the second current conductor connected in parallel. The first current conductor and second conductor is configured so that the current second current conductor having a first conductor resistance ratio of high and low inductance, the set frequency limit above the resistance component of impedance component of the total impedance of current conductor structure is greater than the first current path.

【技术实现步骤摘要】
具有频率依赖电阻的电流导体结构
本公开内容涉及高频电发射，特别是涉及在功率转换器中对这样的发射的抑制。
技术介绍
功率电子转换器的额定功率可以例如从几百瓦特到几百万瓦特变化。该功率可以在频率为几赫兹到几百赫兹的范围内传输。功率电子转换器可以使用硬开关半导体来开关电流和电压。因此，半导体可以是除了用于传输功率的那些频率以外的频率处的宽带宽的电压和电流的的源。与转换器的额定功率相比，这些高频电流和电压中的电磁能可能较小，但是电流和电压仍然可能对电环境或转换器本身有害。在频率转换器中，例如，振荡的高频电流可能引起转换器的部件中的额外的损耗，高频电压可能会对部件产生额外的压力并且使部件过早老化，特别是在频率转换器的开关部件的换向电路中。在涵盖频率转换器的EMC标准中，发射可以分为传导发射和辐射发射。EMC标准可以将传导发射的限值置于设定频率范围内，例如从150kHz至30MHz的范围内。类似地，可以将辐射发射的限值置于设定频率范围内，例如从30MHz至1GHz的范围内。由频率转换器产生的有害的高频内容可以是传导发射和辐射发射的形式。通常有两种减轻高频发射的基本方法：减少源处的高频分量的幅值，以及通过将高频发射传导到在其中高频发射被耗散成功率损耗的部件或结构中以阻止高频发射进入环境。减轻转换器中快速开关的影响的方法是类似的。可以通过减慢开关部件来降低电压和电流的变化速率。可替选地或者另外，可以使用电阻部件来抑制振荡的高频电流。频率转换器的开关部件可能对转换器的功率损耗影响最大。因此，减慢它们可能引起高的额外的功率损耗，从而对转换器的总效率具有显著的负面影响。此外，即使对诸如IGBT等的有源开关进行专用栅极控制，也可能无法选择性地控制额外损耗的频率内容。例如，在由给定的电压、电流和温度限定的给定工作点处下，现代IGBT的导通速度可以被很好地控制，但是开关速度在不同的工作点可能是不同的。此外，关断时的电压的变化速率可能由IGBT器件的设计和工作点直接设定，因此可能是不可控的。并联滤波和串联滤波都可以用于抑制振荡电流。滤波通常被实现为由诸如电感器、电容器和电阻器等的无源部件制成的滤波电路。这些部件可能会增加转换器的成本和尺寸。此外，在串联滤波的情况下，例如，电感和电阻都可能由于导体和磁性部件的芯中的电压降和损耗而对基频的功率流的效率具有负面影响。将电阻器放置于换向电路中也可能增加电路的电感，这又可能引起较高的过压尖峰，该过压尖峰可能会在转换器内部以及转换器外部时部件受到压力。
技术实现思路
本公开内容的目的是提供电流导体结构，以便减轻上述缺点。本专利技术的目的通过一种电流导体结构及其制造方法来实现，其特征在独立权利要求中陈述。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施方式。为了抑制不期望的高频发射，可以使用具有两个或更多个并联电流路径的电流导体结构。每个电流路径可以具有专门选择的不同的环路电感和电阻值，以在高频下产生较高的电阻水平。根据本公开内容的电流导体结构的并联电流路径可以被实现为环路结构。电流导体结构可以是由绝缘材料的层制成的层压结构的形式。电流路径可以是在层之间和层之上走线的导电材料的薄条的形式。例如，薄条可以被实现为金属箔条。每个导体可以使用不同的材料。这使得能够制定具有宽范围的期望电阻和限值频率的电流导体结构。根据本公开内容的电流导体结构可以集成到主电流环路或换向环路中，而对用于传递功率的较低频率处的功率损耗具有最小的负面影响。根据本公开内容的电流导体结构也可以用于选择性的并联滤波。利用根据本公开内容的电流导体结构，频率依赖损耗可以被添加到电流路径，以便抑制在传导发射和辐射发射的频率范围内(以及例如在承载电流(bearingcurrent)的频率范围内)的振荡，而不增加电流路径中的无源部件的数量。频率依赖电阻可以被添加到主电路和换向路径中，而不增加电感。根据本公开内容的电流导体结构可以集成到主电路的各个位置，例如，直流总线、换向电路、输入输出总线。因此，该结构可以用于在整个主电路中分配附加的高频抑制。电流导体结构也可以用作并联滤波的一部分，而不是使用单独的无源部件。附图说明在下文中，将参照附图借助优选实施方式更详细地描述本专利技术，在附图中，图1示出了根据本公开内容的电流导体结构的示例性示意图；图2a和图2b示出了作为频率的函数的并联电流路径的阻抗的示例性简化图；图3a至图3c示出了根据本公开内容的电流导体结构的实施方式的简化示例；以及图4a和图4b示出了被实现为层压结构中的薄导体箔的并联电流路径的阻抗的示例性简化图。具体实施方式本公开内容描述了具有频率依赖电阻的电流导体结构。电流导体结构可以例如是功率电子转换器的主电路中的汇流条的形式。例如，功率电子转换器可以是频率转换器。电流导体结构至少包括并联连接的第一电流路径和第二电流路径。第一电流路径和第二电流路径被配置成使得第二电流路径具有比第一电流路径高的电阻和低的电感。因此，在高于设定频率限值的频率处，电流导体结构的总阻抗的电阻分量大于第一电流路径的阻抗的电阻分量。通过电阻的电流将功率耗散成热量。因此，通过耗散，电流导体结构选择性地抑制高于设定频率限值的频率处的电流。电流导体结构可以用于功率电子器件中的各个位置。例如，电流导体结构可以集成到功率转换器的主电流环路或换向环路中，而在传递功率的那些频率处产生最小的损耗影响。电流导体结构也可以用于选择性的并联滤波。由电流导体结构提供的可调节高频抑制可以集成到转换器的主电路，而不会对较低频率处的损耗产生显著影响。图1示出了根据本公开内容的电流导体结构的示例图。在图1中，电流导体结构10包括并联连接的第一电流路径和第二电流路径。第一电流路径由第一阻抗Z1表示，第二电流路径由第二阻抗Z2表示。第一阻抗Z1和第二阻抗Z2一起形成电流导体结构10的总阻抗Ztot。阻抗Z1和Z2每个包括两个分量：电阻分量R(即电阻)和电抗分量X(即电抗)。这些分量彼此之间具有90度的相移。根据本公开内容的电流导体结构中的电抗是感性的，因此电抗超前于电阻。这样的阻抗可以定义为如下的复数，例如：Z＝R+jX＝R+jωL，(1)其中ωL表示电抗分量的幅值。L表示电流路径的电感，ω表示角频率。电抗分量响应于频率而变化，而电阻分量理想地保持不变。在电流路径的电抗低的低频处，第一电流路径的第一阻抗Z1低于第二电流路径的第二阻抗Z2，因为第二电流路径具有较高的电阻。然而，随着频率ω增加，由于第一电流路径具有较高的电感，所以第一电流路径的电抗X1比第二电流路径的电抗X2上升得更快。因此，在设定限值频率处，第一阻抗Z1的幅值|Z1|达到(然后超过)第二阻抗Z2的幅值|Z2|。基于第一电流路径和第二电流路径的阻抗Z1和Z2，总阻抗Ztot可以如下计算，例如：用等式(2)计算的总阻抗Ztot的品质因数(即电抗与电阻比)介于第一电流路径和第二电流路径的阻抗的品质因数之间。第一电流路径和第二电流路径可以被配置成使得在低频时第一阻抗Z1远低于第二阻抗Z2。因此，等式(2)中的除数由第二阻抗Z2确定，并且除法的结果更接近于第一阻抗。然而，在高于设定限值频率的较高频率处，第一阻抗Z1高于第二阻抗Z2，并且等式(2)的结果更接近于第二阻抗Z2。图2a和图2b示出了作为频率的函本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有频率依赖电阻的电流导体结构，所述电流导体结构包括：第一电流路径；以及第二电流路径，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径并联连接，以及其中，所述第二电流路径被配置成具有比所述第一电流路径高的电阻和低的电感，使得在设定频率限值以上，所述电流导体结构的总阻抗的电阻分量大于所述第一电流路径的阻抗的电阻分量。

【技术特征摘要】
2016.08.15 EP 16184177.01.一种具有频率依赖电阻的电流导体结构，所述电流导体结构包括：第一电流路径；以及第二电流路径，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径并联连接，以及其中，所述第二电流路径被配置成具有比所述第一电流路径高的电阻和低的电感，使得在设定频率限值以上，所述电流导体结构的总阻抗的电阻分量大于所述第一电流路径的阻抗的电阻分量。2.根据权利要求1所述的电流导体结构，包括：形成支撑用层压结构的一层或多层绝缘材料；以及用作所述第一电流路径的第一导电条，其中，所述第一导电条被布置成形成第一感应环路，所述第一感应环路在平行于所述层压结构的平面的第一方向和垂直于所述层压结构的平面的第二方向上延伸。3.根据权利要求2所述的电流导体结构，包括：用作所述第二电流路径的第二导电条，其中，所述第二导电条被布置成形成第二感应环路，所述第二感应环路在所述第一方向和所述第二方向上延伸，其中，所述第一感应环路和所述第二感应环路在所述第一方向和所述第二方向上的尺寸限定了所述第一感应环路和所述第二感应环路的环路面积，并且其中，所述第一感应环路的环路面积大于所述第二感应环路的环路面积。4.根据权利要求3所述的电流导体结构，其中所述第二导电条围绕所述支撑用层压结构的一层或多层折叠，以形成所述第二感应环路，以及所述第一导电条比所述第一导电条多围绕所述支撑用层压结构的至少一层折叠，以形成所述第一感应环路。5.根据权利要求3所述的电流导体结构，其中，所述第二感应环路被布置在所述第一感应环路内部。6.根据权利要求4所述的电流导体结构，其中，所述第二感应环路被布置在所述第一感应环路内部。7.根据权利要求3至6中任一项所述的电流导体结构，其中，所述第二导电条由与所述第一导电条不同的材料制成。8.根据权利要求7所述的电流导...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡·马斯蒂，亨利·金努宁，马蒂·莱蒂宁，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI