一种用于低谐波三相前端的集成磁性装置（1）包括：-三个磁性子组件（30），其中每一个磁性子组件（30）包括不带气隙的磁芯、三个或者更多缠绕分支和至少五个绕组（20）；-能够连接到三相电力网（100）的三个电流输入；-至少九个电流输出，三个电流输出用于每一个电流输入，所述电流输出被电连接到所述三个电流输入并且能够连接到负荷（200）。该集成磁性装置被设计用于低谐波三相双向前端并且还被设计用于AC/DC整流器和DC/AC功率转换器。通过使用集成分裂器和电感器功能的仅仅一个装置，它的使用使得能够减小吸收或者注射到三相电力线的电流的谐波。与已知方案比较，减小了集成磁性装置的成本、材料和尺寸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及一种用于能够是单向或者双向的低谐波三相前端的集成磁性装置、和一种包括这种装置的双向低谐波三相前端功率转换器。
技术介绍
电力电子设备的广泛使用已经增加了对于最小化电力线谐波污染的需要。电流谐波的主要来源是非线性电力负荷。一种重要的非线性电力负荷是广泛地为大多数的三相设备用作前端方案的六脉冲整流器。如果没有高效地将电流谐波最小化，则某些问题能够发生。第一，谐波能够破坏公共供电电压的质量并且低质量的供应电压引起由公共电力网供应的很多不同种类的电气 设备的故障和/或失效。而且谐波能够在电力网的构件诸如变压器、电力线等中引起过度损耗。此外，谐波具有可听频率如果受谐波污染的电力线处于可听设备设施附近，则能够诱发可听失真。已经在现有技术中使用了不同的方案来应对谐波的问题。多脉冲整流器即12脉冲被广泛地用作带有改进的电流波形的简单接口。它们减小了谐波电流并且是非常可靠的，但是具有某些缺点第一，它们要求庞大的和昂贵的线频率输入电力变压器以形成电隔离；而且它们对于电压不平衡是敏感的。带有抑制谐波的谐波滤波器地使用6脉冲整流器也是已知的。谐波滤波器能够是无源的或者有源的。无源滤波器具有低的功率损耗但是费用大并且具有大的尺寸和大的重量。有源滤波器被视为不大可靠，具有更高的功率损耗和开关失真，并且是非常昂贵的。另一个已知方案是包括受控有源开关、二极管和高频线路电抗器的有源前端。即便它的尺寸和重量能够是吸引人的并且它的成本能够低于其它方案，它也存在某些缺点，特别地感觉到它不大可靠，并且它引入了不希望的开关失真。通常在整流器中添加更多的脉冲允许抑制更高阶谐波。12脉冲整流器允许抑制简单的6脉冲桥不能消除的第5阶和第7阶谐波，但是针对能够利用18脉冲整流器抑制的第11阶和第13阶谐波是无效的。然而增加脉冲的数目增加了装置的复杂度和成本。概略地在图IA中表示的已知电路包括电感器400，电感器400随后为与由三个装置构成的第二分裂器或者后分裂器320级联的第一分裂器或者预分裂器310。电感器400前面是三相电力线或者电力网100，并且装置310、320被连接到供应能够是马达驱动的一般DC负荷例如转换器DC/AC或者DC/DC的18脉冲整流器，或者一般电阻器在以下将被称为DC负荷。包括18脉冲整流器和未示意的DC负荷的、图IA的负荷200是非线性的并且然后在电力线中存在谐波。为了应对谐波的问题，使用了在图IB上可视的电感器400和四个磁性装置310、320 :电感器400的主要功能是抑制更高阶谐波(例如第17阶和以上)；四个磁性装置310、320A-C (在图IC和ID中可视)的主要功能是分裂电流。在图IA中，装置320包括每一个带有被相互电连接的三个绕组的三个分裂器。绕组的不同数目和组合是可能的。在图IB和IC中的侧视图中示意了三相电感器400和预分裂器310 :电感器400包括两个磁轭405、三个缠绕分支403和气隙402、404，它因此能够存储能量；预分裂器310包括不带气隙的磁芯和三个缠绕分支。在图ID中示意了现有技术的三个磁性装置320的侧视图。每一个装置320A、320B和320C并不包含气隙并且包括三个竖直分支中央分支是包含绕组302的缠绕分支。JP2000358372A和JP2007028846A描述了一种允许消除变压器的系统和一种用于通过使用主要涉及12脉冲整流器的四个磁性装置而减小尺寸和重量的方法。US 专利 6335872、6249443、6198，647、4876634、5619407、5124904和 4779181 描述了已知的多相低谐波系统的实例。如在图IA中所示意地，在现有技术的转换器中使用的磁性装置的总数然后是至·少五个，即三相电感器400加上四个磁性装置310、320。如在图2中所示，电感器400包括能够连接到三相电力网或者电力线100的三个电流输入，并且在电感器400后面的装置310包括六个电流输出，即两个电流输出用于每一个电流输入。电流输出被电连接到三个电流输入并且能够连接到负荷200。如果负荷200是电阻性的，则能够依据基本频率相量准确地分析该电路。三相电力网100供应带有120°相移的三个近似正弦电压。然后如在图3A中所示意地，在三个电流输入中流动的三个输入电流ΙρΙ2、Ι32间的相移等于120°。线电压的振幅和频率除了别的以外将根据当地规定而改变，但是在大多数应用中，频率将等于50ΗΖ或者60Hz，并且电压通常包括在100V和IkV之间，例如在相之间400V rms。50Hz或者60Hz的频率或者电力网100的频率将在以下被称作系统的基本翁享。在三个电流输入中流动并且具有参考I1或者I2或者I3的每一个电流将在以下被爾、％公共电流。如果在图2的转换器中不存在电感器400，则三个公共电流Ip 12、I3与电力网100的电压相量同相，否则存在滞后角度δ。现在参考图3Β，当装置310、320被连接在三相电力网100和电阻性负荷200之间时，它们将公共电流Ip 12、I3中的每一个分裂成在每一个电流输出中流动的三个电流。在图2所示的情形中，它们将电流Ip 12、I3中的每一个分裂成三个电流公共电流I1被分裂成三个分裂电流公共电流I2被分裂成三个分裂电流12」、12.2、12.3并且公共电流I3被分裂成三个分裂电流I3.i、I3.2、I3.3。在电流输出中流动的电流I1.1;…，I3.3具有全部相同的振幅并且相对于在电流输入中流动的相应的基本分量以预定角度相移。电流1,2与I1同相，电流I2.2与I2同相，并且电流I3.2与I3同相。角度的值依赖于整流脉冲的所期数目。在如在图2中给出的18脉冲系统的情形中，它是0°和±20。。如所讨论的那样，公共电流例如I1被分裂成三个分裂电流在以下将被称为盧导分還德麽的第一分裂电流I1.1;将被称为届范分麥德麽的第二分裂电流，和在以下将被称为嚴后分#德游游第三分裂电流Iu。其它相被类似地布置。如果如所述及地，角度Ψ的值为20°，则对于所有表示的相量是相同的、图3B的相量的理想长度是图3A的每一个相量的长度的33. 67%。在装置310、320之前存在三相电感器400在由短划线表示的电力网100的每一个电压相量和相应的输入电流I1或者I2或者I3之间引起图3A所示的滞后角度或者相移角度δ。如在图3Β中所示，滞后角度或者相移角度δ仍然存在于输出电流的相量图中。如所述及地，在实际实现中，装置310、320被连接到的负荷200由随后为DC负荷的整流器构成。在相关技术中描述的方案未被优化用于减小低谐波三相前端的成本和尺寸。而且延迟和分裂电流的功能由五个分离的装置(分别为电感器400和四个磁性装置310、320A-C)执行。分裂器310没有引入任何相移，并且装置320A-C引入±20°的相移。需要一种允许具有比现有技术更低的成本和更小的尺寸的低谐波功率转换器的方案。·需要一种允许高效率和高可靠性的用于18脉冲前端的磁性装置。需要一种允许低谐波三相前端对于电力网的失衡不大敏感的方案。还需要一种具有低失效率、低功率损耗和低开关失真的低谐波三相前端。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种执行电感器400以及预分裂器和后分裂器磁性装置310,320的功能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.10 EP PCT/EP2010/058157;2010.06.18 EP PCT/1.一种用于低谐波三相前端的集成磁性装置(I)，包括 -三个磁性子组件(30)，其中每一个磁性子组件(30)包括不带气隙的磁芯、三个或者更多缠绕分支和至少五个绕组(20)， -能够连接到三相电力网(100)的三个电流输入， -至少九个电流输出，三个电流输出用于每一个电流输入，所述电流输出被电连接到所述三个电流输入并且能够连接到负荷(200 )。2.根据权利要求I所述的集成磁性装置(1)，具有将所述三个磁性子组件(30)磁耦合的至少一个第一公共磁轭(10 ;60，70 ;50)和/或第二公共磁轭(10’ ；60’，70’ ；50’)， -在所述三个磁性子组件(30)和所述第一公共磁轭(10 ；60,70 ;50)或者所述第二公共磁轭(10’ ；60’，70’ ；50’)之间的至少一个气隙(40 ;40’)。3.根据权利要求I或者2所述的集成磁性装置(1)，其中所述三个磁性子组件(30)中的每一个包括第一磁轭(35)和第二磁轭(35’)并且其中不带气隙的所述磁芯包括所述三个缠绕分支、所述第一磁轭(35 )和所述第二磁轭(35 ’)。4.根据权利要求I或者3之一所述的集成磁性装置(1)，其中所述三个磁性子组件(30)中的每一个包括在不带气隙的所述磁芯上组装的三个线轴。5.根据权利要求2到4之一所述的集成磁性装置(1)，其中进入所述第一公共磁轭或者第二公共磁轭中的磁通之和为零。6.根据权利要求2到5之一所述的集成磁性装置(1)，包括两个气隙第一气隙(40)在所述三个磁性子组件(30)和所述至少一个第一公共磁轭(10 ；60,70 ；50)之间并且第二气隙(40’)在所述三个磁性子组件(30)和所述至少一个第二公共磁轭(10’;60’，70’；50’)之间。7.根据权利要求I到6之一所述的集成磁性装置(I)，包括一个第一公共磁轭(10；50)和一个第二公共磁轭(10’ ...
【专利技术属性】
技术研发人员：A皮特基维奇，
申请(专利权)人：沙夫纳EMV股份公司，
类型：
国别省市：
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