滤波器装置制造方法及图纸

一种滤波器装置，滤波器装置与电力转换器连接以用于在多相AC电压网络和DC电压网络之间传输电力。该滤波器装置包括耦合在逆变器电桥的每个AC端子与对应的AC网络相端子之间的差模线圈，以及耦合在每个逆变器电桥DC端子与对应的DC网络端子之间的共模线圈。两个电感器位于相同的磁芯结构中，使得每个差模绕组缠绕其自身的特定相的磁芯芯柱，并且全部共模绕组缠绕其自身的单个磁芯芯柱。AC侧和DC侧电感器绕组的缠绕方向使得在相同方向上沿两个电感器流动的共模电流在每个磁芯芯柱中感应出通量，该通量增强在磁芯中循环的总通量。该通量增强在磁芯中循环的总通量。该通量增强在磁芯中循环的总通量。

【技术实现步骤摘要】
滤波器装置


[0001]本专利技术涉及一种与电力转换器连接的滤波器装置，以用于在直流“DC”电压网络和多相交流“AC”电压网络之间传输电力。此外，本专利技术还涉及配电系统，其中采用了可以应用根据本专利技术的滤波器装置的电力转换器。

技术介绍

[0002]逆变器广泛地用于DC电力和AC电力之间转换的电力电子应用中。最普遍的逆变器类型，即PWM逆变器，将DC电源电压转换成由具有变化宽度的脉冲组成的AC输出电压。在此，输出电压是通过所谓的脉宽调制“PWM”方法形成的，其目的是形成具有期望的基波分量和最小量的不利谐波的输出电压脉冲图形。
[0003]PWM电压图形的瞬时平均值不是像例如在三相对称正弦电压波形中那样为零，而是在DC电源电压范围内变化。非零的平均电压值形成全部相的共用的电压分量，产生所谓的共模电流，该共模电流在连接到设备的DC网络和AC网络中循环并且可能对环境造成有害影响。对于通常使用的调制方法，共模电压和产生的共模电流越高，逆变器输出AC电压的值就越低。在一些应用中，脉冲形状的电压是不可接受的，因此输出AC电压需要被滤波成更接近正弦波形。例如在许多可再生能源应用中就是这种情况，其中所产生的电力被馈送到公共能量分配网。
[0004]在PWM应用中常用的滤波器解决方案是所谓的LCL滤波器，LCL滤波器耦合在逆变器输出端子和配电网络之间，如图1所示。LCL滤波器通常包括耦合在第一电感滤波器和第二电感滤波器之间的电容滤波器。这种滤波器类型的缺点是电感元件，电感元件通常大且重，从而产生相当大的电力损耗。因此，滤波器需要适当的外壳和有效的冷却装置。为了限制共模电流，在该滤波器装置中还需要附加的共模线圈。总体上，LCL滤波器显著地增加了装置的尺寸和成本。
[0005]在PWM应用中的另一种已知的滤波器解决方案包括串联连接的电感器和电容滤波器装置，如图2所示。在该滤波器的优选实施例中，电感器位于相同的磁芯结构上，使得每个差模绕组都缠绕其自身的磁芯芯柱，并且全部共模绕组都缠绕公共的单个磁芯芯柱，如图5的示例所示。这种滤波器的缺点是总的AC电流，即其全部的差模分量和共模分量，必须沿着串联耦合的两个电感器流动。尤其是在同时具有低AC输出电压和高输出电流的工作点中，共模线圈同时被加载在最坏情况下的共模电流和在最坏情况下的差模电流。因此，这种情况必须作为共模线圈和磁芯芯柱设计的基础。这种滤波器的另一个缺点是，可能难以将共模线圈的全部绕组都放置在同一磁芯芯柱周围。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种新颖的滤波器装置，以用于DC电压网络与多相AC电压网络之间的电力转换器。本专利技术的滤波器装置避免了现有技术的缺点，例如在同时出现的最坏情况的差模电流分量和共模电流分量下的共模线圈的尺寸或笨重的LCL滤波器电路。本
专利技术的目的通过独立权利要求中所述的内容来实现，其它优选实施例在从属权利要求中公开。
[0007]根据本专利技术，滤波器装置包括耦合在逆变器电桥的每个AC端子与对应的AC网络相端子之间的差模线圈，以及耦合在每个逆变器电桥DC端子与对应的DC网络端子之间的共模线圈。根据本专利技术，两个电感器位于相同的磁芯结构中，使得每个差模绕组缠绕其自身的特定相的磁芯芯柱，并且全部共模绕组有利地缠绕其自身的单个磁芯芯柱。电感线圈缠绕其磁芯芯柱，使得在DC网络和AC网络之间沿着两个电感器在相同方向上流动的共模电流在每个磁芯芯柱中感应出通量，该通量增强在磁芯中循环的总通量。
[0008]根据本专利技术的实施例，DC侧共模电感器结构还包括差模电感，使得差模电感小于共模电感的15％。
[0009]根据本专利技术的实施例，滤波器装置还包括DC网络端子和AC网络端子之间的电容耦合。一种有利的滤波器装置包括第一电容器组和第二电容器组，第一电容器组包括在每个DC网络端子与星点之间的电容器，第二电容器组包括在每个AC网络端子与星点之间的电容器。
[0010]根据本专利技术的实施例，电容滤波器装置的星点经由电容器耦合到地。
[0011]根据本专利技术，电容器C
43-C
49
和C
33-C
39
的网络从AC网络耦合到DC网络，以便对共模电流进行滤波。
[0012]根据本专利技术的实施例，在系统中采用本专利技术的滤波器装置，其中所连接的AC网络具有至少2个相，并且所连接的DC网络具有至少2个极。
[0013]根据本专利技术的实施例，采用设有本专利技术的滤波器装置的电力转换器，以在系统中在DC网络和多相AC网络之间传输电力，其中供应到DC网络的电力由电池、整流AC网络或诸如太阳能电池板或风力涡轮机之类的可再生源供应。
[0014]根据本专利技术的实施例，采用设有本专利技术的滤波器装置的电力转换器，以在系统中在DC网络与多相AC网络之间传输电力，其中供应到AC网络的电力由AC发电机或由AC网络供应。
[0015]根据本专利技术的实施例，采用设有本专利技术的滤波器装置的电力转换器，以在系统中在DC网络与多相AC网络之间传输电力，其中DC网络由电池充电器或由AC电动机经由逆变器加载。
[0016]根据本专利技术的实施例，采用设有本专利技术的滤波器装置的电力转换器，以在系统中在DC网络与多相AC网络之间传输电力，其中AC网络由AC网络或由AC电动机加载。
[0017]根据本专利技术的实施例，在调制指数为0,4.(100)时，本专利技术的滤波器装置比现有技术例如LCL滤波器和西门子的DE 102008026870A1的效率更高，多达30％。
附图说明
[0018]下面将参照附图，使用示例进行更详细的说明本专利技术，其中
[0019]图1示出了现有技术的滤波器装置；
[0020]图2示出了现有技术的滤波器装置；
[0021]图3示出了根据本专利技术的滤波器装置；
[0022]图4示出了根据本专利技术的滤波器装置；
[0023]图5示出了根据本专利技术的电感器结构；
[0024]图6示出了在根据本专利技术的电感器磁芯中的磁通量流；
[0025]图7示出了根据本专利技术的配电系统；
[0026]图8示出了与现有技术相比，本专利技术的滤波器装置电力损耗图形。
具体实施方式
[0027]图1示出了现有技术电力转换器10的简化主电路图，该电力转换器用于在多相AC电压网络U
AC12
和DC电压网络U
DC11
之间传输电力，该简化主电路图作为单线图示出。在转换器装置中，供应的DC电压U
DC11
通过逆变器单元INU
11
被逆变为三相AC电压U
AC11
。输出电压U
AC11
由脉冲组成，脉冲的高度是逆变器单元INU
11
的中间电路的DC电压。由于其脉冲状的电压形状的有害谐波的高含量，该电压通常不能连接到公共配电网。因此，这种连接必须通过去除大部分有害谐波的重型滤波器来实现。通常，滤波器，例如图1中的LCL
11
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滤波器装置(10、20、30、40)，所述滤波器装置与电力转换器连接，以用于在交流“AC”电压网络和直流“DC”网络之间传输电力，所述电力转换器包括具有AC端子和DC端子的逆变器电桥，并且所述滤波器装置包括-第一电感器(L
11
、L
21
、L
31
、L
41
)，包括每个逆变器电桥AC端子与对应的AC网络连接之间的差模线圈，以及-第一电容器组(C
11
、C
21-C
24
、C
31-C
34
、C
41-C
44
)，包括每个电力转换器DC网络连接和星点(N2、N3、N4)之间的电容器，以及-第二电容器组(C
26-C
28
、C
36-C
38
、C
46-C
48
)，包括每个电力转换器AC网络连接与所述星点(N2、N3、N4)之间的电容器，其特征在于，所述滤波器装置还包括第二电感器(L
32
、L
42
)，所述第二电感器包括所述逆变器电桥的每个DC端子与对应的DC网络连接之间的共模线圈，其中所述第一电感器和所述第二电感器经由共用的磁芯结构磁耦合(LS)。2.根据权利要求1的滤波器装置，其特征在于，第一电感器线和第二电感器线缠绕到磁芯结构，使得全部共模线圈绕组都缠绕共用的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：伟肯有限公司，
类型：发明
国别省市：