差模和共模扼流圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及差模和共模扼流圈，包括：铁磁心，包含在底端部分(5)和顶端部分(4)之间延伸的三个支路(1、2、3)，围绕第一侧支路(1)缠绕的第一线圈（b1)，围绕第二侧支路(3)缠绕的第二线圈(b3)，第一侧支路(1)与顶端部分(4)分离第一空隙(e1)，并且与底端部分(5)分离第二空隙(e10)，第二侧支路(3)与顶端部分(4)分离第一空隙(e3)，并且与底端部分(5)分离第二空隙(e30)，中央支路(2)与顶端部分(4)分离第一空隙(e2)，并且与底端部分(5)分离第二空隙(e20)。
【专利说明】差模和共模扼流圈
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种被组织以差模和共模进行滤波的扼流圈。
【背景技术】
[0002] 如已知的，功率变换器包括由DC电压源提供的DC电源总线，意欲在恒定值上保持 总线的DC电压的总线电容器，和意欲将经由总线提供的DC电压变换为意欲用于电力负载 的可变电压的反相器模块。在可变速度驱动类型的功率变换器中，DC电压源包括连接到配 电网、并且意欲整流由网络提供的AC电压、并且将DC电压施加于DC电源总线的整流器模 块。
[0003] 也已知的做法是将扼流圈连接到DC电源总线，以便执行THDi ( "电流的总谐波失 真"）和PWHD( "部分加权谐波失真"）。
[0004] THDi对应于电流模式谐波失真比，并且因此，表示与基波电流的RMS值相关的谐 波的RMS值。对于其部分，PWHD对高频谐波，尤其是在等级14至40中的那些，引入赋予更 多权重的加权。
[0005] 从现有技术已知生成耦合的扼流圈使其对以差模和共模（图1A和1B)滤波来说 是可能的。这个类型的扼流圈包括包含顶端部分40和通过底端部分50相互链接的三个支 路10、20、30的铁磁心，三个支路的每个通过空隙与顶端部分分离。第一线圈blO围绕侧支 路的一个缠绕，并且第二线圈b30围绕另一个侧支路缠绕，中央支路保持空的。这些扼流圈 结构通常是通过层叠标准大小的磁性板生成的。如果标准磁性板是三相扼流圈的磁性板， 三个支路因而是相同的，并且三个空隙也是相同的（图1A)。其从中遵循这个扼流圈的共模 滤波特性整个地由其差模滤波特性设置。另外，如果采用的标准磁性板是单相扼流圈的磁 性板，中央支路具有与二个侧支路的大小相比不成比例的大小（图1B)。
[0006] 因此，通过独立地调整共模滤波和差模滤波，设计不同支路的大小被优化的铁磁 心要求使用可以机械加工或者可以浇铸的材料。
[0007] 文献JP H11204355A对于其部分描述了一种解决方案，其使将二个扼流圈合并为 仅仅一个，以便得益于在该系统中可用的磁路成为可能。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提出了一种扼流圈，其通过克服在市场上可用的标准容量的限制 允许共模滤波和差模滤波。本发明的扼流圈值得注意的是能够通过层叠磁性板制造。
[0009] 这个目的是通过差模和共模扼流圈实现的，包括：
[0010] -包括在底端部分和顶端部分之间延伸的三个支路的铁磁心，所述三个支路包括 第一侧支路、第二侧支路和中央支路，
[0011] -围绕第一侧支路缠绕的第一线圈，
[0012] -围绕第二侧支路缠绕的第二线圈，
[0013] 所述扼流圈其特征在于：
[0014] -第一侧支路通过第一空隙与顶端部分分离，并且通过第二空隙与底端部分分离，
[0015] -第二侧支路通过第一空隙与顶端部分分离，并且通过第二空隙与底端部分分离，
[0016] -中央支路通过第一空隙与顶端部分分离，并且通过第二空隙与底端部分分离，
[0017] -所述第一线圈（bl)具有第一电感值，
[0018] -所述第二线圈（b2)具有等于第一电感值的第二电感值。
[0019] 按照特定的特点，第一侧支路和第二侧支路是通过层叠磁性板、或者通过机械加 工或者浇铸磁性材料制造的。
[0020] 按照另一个特定的特点，中央支路是通过层叠磁性板、或者通过机械加工或者浇 铸磁性材料制造的。
[0021] 按照另一个特定的特点，顶端部分和底端部分是通过层叠磁性板、或者通过机械 加工或者浇铸磁性材料制造的。
[0022] 本发明还涉及意欲连接到电力负载的功率变换器，并且包括：
[0023] -提供有第一供电线路和第二供电线路的DC电源总线，
[0024] -连接到第一供电线路和第二供电线路、并且意欲在DC电源总线上保持DC电压恒 定的总线电容器，
[0025] -连接到DC电源总线、总线电容器的下游、并且意欲将DC电压变换为要适用于电 力负载的可变电压的反相器模块，
[0026]-遵循以上定义的差模和共模扼流圈，第一线圈串联连接到第一供电线路，并且第 二线圈串联连接到第二供电线路，
[0027] -所述第一线圈围绕第一侧支路缠绕，并且连接到第一供电线路，以便能够在中央 支路的方向中产生第一共模磁通，并且在中央支路的方向中产生第一差模磁通，
[0028] -所述第二线圈围绕第二侧支路缠绕，以便能够在与第一共模磁通相同的方向中 产生与第一共模磁通相同的并且在中央支路中环流的第二共模磁通，和在与第一差模磁通 的方向相反的方向在中央支路中产生第二差模磁通，在中央支路中生成零结果的差模磁 通。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 其它的特点和优点按照所附的附图从以下的详细说明中将变得显而易见，其中：
[0030] 图1A和图1B表不从现有技术已知的两个扼流圈结构；
[0031] 图2表示本发明的扼流圈，并且示出在所述扼流圈中共模和差模磁通的路径；
[0032] 图3表示配备有本发明的扼流圈的功率变换器。
【具体实施方式】
[0033] 图1A和图1B表示从现有技术已知、并且已经如上所述的扼流圈结构。
[0034] 参考图2,本发明的扼流圈允许差模滤波和共模滤波。另外，其提供能够与差模电 感的值无关地设置共模电感的值的优点。本发明的扼流圈包括以图形8形状（在图2中放 大）的铁磁心。因此，其包括顶端部分4、底端部分5和在顶端部分4和底端部分5之间延 伸的三个侧支路1、2、3。三个支路从而安排在顶端部分和底端部分之间，以便具有第一侧支 路1、第二侧支路3和中央支路2。
[0035] 优先地，第一侧支路1和第二侧支路3是相同的，并且因此，具有完全相同的厚度。 中央支路2可以取决于容纳其的电气设备的EMC(电磁兼容性）需求具有可变的大小。中 央支路2因此可以具有从侧支路1、3的大小的0到100%范围的大小。
[0036] 按照本发明，第一侧支路1通过第一空隙el与顶端部分4分离，并且通过第二空 隙elO与底端部分5分尚。
[0037] 第二侧支路3通过第一空隙e3与顶端部分4分离，并且通过第二空隙e30与底端 部分5分离。
[0038] 中央支路2通过第一空隙e2与顶端部分4分离，并且通过第二空隙e20与底端部 分5分离。
[0039] 按照本发明，三个支路1、2、3因此相对于顶端4和底端5部分是独立的。因此，其 便于独立地调整其大小，因此，设置由它们每个执行的滤波的电感的值。另外，通过独立地 制造它们，有可能按照不同的方法制造它们，将材料浪费减到最小。扼流圈的三个支路1、2、 3因此将能够通过组装磁性板或者通过机械加工或者浇铸磁性材料制造。类似地，顶端部分 4和底端部分5将能够通过组装磁性板或者通过机械加工或者浇铸磁性材料制造。
[0040] 按照本发明，第一线圈bl围绕第一侧支路缠绕，并且第二线圈b3围绕第二侧支路 缠绕。中央支路不支持任何线圈（图2)。按照本发明，第一线圈bl具有等于第二线圈b2 的电感值的电感值。
[0041] 本发明的扼流圈值得注意的是适宜于连接到可变速度驱动类型的功率变换器。参 考图3,功率变换器包括：
[0042] -由DC电压源提供的DC电源总线。DC电源总线包括第一供电线路L1和第二供 电线路L2。这二个供电线路的一个具有正电势，并且这二个供电线路的另一个具有负电势，
[0043] -意欲将总线Vbus的电压保持在恒定值上、并且连接到第一供电线路L1和第二供 电线路L2的总线电容器Cbus，
[0044] -连接DC电源总线的下游、并且意欲将在总线上存在的DC电压变换为意欲用于电 力负荷的可变电压的反相器模块INV。该反相器模块INV包括多个切换桥臂，每个包括至少 二个功率晶体管。
[0045] 可变速度驱动类型的功率变换器还包括总线电容器Cbus的上游、连接到配电网 R、并且意欲整流由配电网R提供的AC电压、并且将DC电压施加到DC电源总线的整流器模 块 REC。
[0046] 按照本发明，该功率变换器包括连接到DC电源总线、总线电容器Cbus的上游的本 发明的扼流圈。该扼流圈以其第一线圈bl串联连接到第一供电线路L1，并且其第二线圈 b3串联连接到第二供电线路L2这样的方式连接到DC电源总线。
[0047] 因此，参考图2,第一线圈bl围绕第一侧支路1缠绕，并且以使得能够在第一侧支 路中和在中央支路2中的给定方向广生弟一共|旲磁通、和能够在中央支路2中的给定方向 产生第一差模磁通这样的方式连接到第一供电线路L1。第二线圈以使得能够在与第一共模 磁通相同的方向产生与第一共模磁通相同的并且在第二侧支路3和中央支路2中环流的第 二共模磁通这样的方式围绕第二侧支路3缠绕，和在与第一差模磁通的方向相反的方向、 在中央支路2中产生第二差模磁通，在中央支路2中生成零结果的差模通量。
[0048] 参考图2,差模磁通F_md从而穿过顶端部分4、第二侧支路3、底端部分5和第一侧 支路1。该共模通量F_mc通过穿过顶端部分和底端部分经由每个侧支路朝着中央支路的方 向环流。
[0049] 该中央支路因此仅仅专用于共模和EMC管理。因此，该线圈的安排和布线使从差 模电感值去耦共模电感值成为可能。
[0050] 具有独立的支路的本发明的扼流圈的特定的安排从而使通过作用于支路的大小 和在支路和顶端以及底端部分之间存在的空隙能够容易地设置电感值，并且因此将该扼流 圈的结构适用于希望的应用成为可能。
【权利要求】
1. 一种差模和共模扼流圈，包括： -铁磁心，包含在底端部分（5)和顶端部分（4)之间延伸的三个支路（1、2、3)，所述三 个支路包括第一侧支路（1)、第二侧支路（3)和中央支路（2)， -围绕第一侧支路（1)缠绕的第一线圈（bl)， -围绕第二侧支路（3)缠绕的第二线圈（b3)， 所述扼流圈其特征在于： -第一侧支路（1)与顶端部分（4)分离第一空隙（el)，并且与底端部分（5)分离第二 空隙（elO)， -第二侧支路（3)与顶端部分（4)分离第一空隙（e3)，并且与底端部分（5)分离第二 空隙（e30)， -中央支路（2)与顶端部分（4)分离第一空隙（e2)，并且与底端部分（5)分离第二空 隙（e20)， -所述第一线圈（bl)具有第一电感值， -所述第二线圈（b2)具有等于第一电感值的第二电感值。
2. 根据权利要求1的扼流圈，其特征在于：第一侧支路⑴和第二侧支路⑶是通过 层叠磁性板制造的。
3. 根据权利要求1的扼流圈，其特征在于：第一侧支路⑴和第二侧支路⑶是通过 机械加工或者浇铸磁性材料制造的。
4. 根据权利要求1的扼流圈，其特征在于：中央支路（2)是通过层叠磁性板制造的。
5. 根据权利要求1的扼流圈，其特征在于：中央支路（2)是通过机械加工或者浇铸磁 性材料制造的。
6. 根据权利要求1的扼流圈，其特征在于：顶端部分（4)和底端部分（5)是通过层叠 磁性板制造的。
7. 根据权利要求1的扼流圈，其特征在于：顶端部分（4)和底端部分（5)是通过机械 加工或者浇铸磁性材料制造的。
8. -种意欲连接到电力负载（C)的功率变换器，包括： -提供有第一供电线路（L1)和第二供电线路（L2)的DC电源总线， -连接到第一供电线路（L1)和第二供电线路（L2)、并且意欲在DC电源总线上保持DC 电压恒定的总线电容器（Cbus)， -连接到DC电源总线、总线电容器（Cbus)的下游、并且意欲将DC电压变换为要施加于 电力负载（C)的可变电压的反相器模块（INV)， -其特征在于包括遵循在权利要求1至7的一个中限定的差模和共模扼流圈，第一线圈 (bl)串联连接到第一供电线路（L1)，并且第二线圈（b3)串联连接到第二供电线路（L2)， -所述第一线圈（bl)围绕第一侧支路缠绕，并且连接到第一供电线路（L1)，以便能够 在中央支路（2)的给定方向中产生第一共模磁通，并且在中央支路（2)的给定方向中产生 第一差模磁通， -所述第二线圈围绕第二侧支路⑶缠绕，以便能够在与第一共模磁通相同的方向中产生与 第一共模磁通相同的并且在中央支路⑵中环流的第二共模磁通，和在与第一差模磁通的方向相 反的方向在中央支路⑵中产生第二差模磁通，在中央支路⑵中生成零结果的差模磁通。
【文档编号】H01F3/14GK104064327SQ201410105698
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】Y-L.阿尔莱特, C.普兰奎 申请人:施耐德东芝换流器欧洲公司