[发明专利]电抗器设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于交变电流的电抗器设备，且涉及用于为交变电流提供共模电感的方法。此外，本发明涉及具有电抗器设备的电转换器装置。 

背景技术

与例如频率转换器的许多电转换器装置相结合，在逆变器桥和连接到逆变器桥的、例如电动马达的电系统之间，和/或在整流器桥和交变电压网络之间需要电感电抗器设备。电抗器设备可以被需要例如用于降低逆变器的输出电压的转换速率、过流保护、降低射频(RF)发射、降低共模电流、抑制扰动电流、和/或抑制电压和/或电流的谐波。 

从抑制例如传导性RF干扰和杂散电流的角度，在许多应用中重要的是电抗器设备提供了足够的共模电感。杂散电流可以导致例如通过由频率变换器供电的旋转电机的轴承的有害电流。根据现有技术的常规三相电抗器设备包括三腿(leg)磁心元件，该磁心元件由磁性放大材料，即相对磁导率大于1(μ_r＞1)的材料制成。用于不同相的绕组围绕三腿磁心元件的各腿放置。因为磁心元件不提供用于共模磁通分量的封闭磁通路径，所以上述类型的电抗器设备的共模电感相对低，即共模电感和差模电感之间的比值低。因此，共模磁通分量必须经由空气和/或电抗器设备的其他结构流动。可以提供带有一个或更多的附加腿的磁心元件，以提供经过磁心元件的用于共模磁通分量的封闭磁通路径。根据现有技术的另一个常规三相电抗器设备包括五腿磁心元件。然而，此类解决方法增加了磁心元件的尺寸且因此增加了其重量。 

公开文本US3353084披露了包括第一线圈和第二线圈的电抗器设备，所述第一线圈被布置为在相同的方向上将磁心元件磁化且具有互 磁耦合(mutual magnetic coupling)，而所述第二线圈被布置为在相同的方向上将另一个磁心元件磁化且具有互磁耦合。该设备改进了差模电感，但不改进共模电感。 

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了适合于提供共模电感的新的电抗器设备。该电抗器设备包括： 

-用于接收第一交变电流的第一交变电压端子， 

-用于接收第二交变电流的第二交变电压端子， 

-第一直流电压端子， 

-第二直流电压端子， 

-由磁性放大材料制成的磁心元件， 

-在从第一交变电压端子到第一直流电压端子的第一电流路径上的第一单向电部件和第一线圈， 

-在从第二直流电压端子到第一交变电压端子的第二电流路径上的第二单向电部件和第二线圈， 

-在从第二交变电压端子到第一直流电压端子的第三电流路径上的第三单向电部件和第三线圈，和 

-在从第二直流电压端子到第二交变电压端子的第四电流路径上的第四单向电部件和第四线圈， 

其中： 

-第一单向电部件和第二单向电部件被布置为响应于第一交变电流为正的情况而将第一交变电流引导到第一线圈，且响应于第一交变电流为负的情况而将第一交变电流引导到第二线圈， 

-第三单向电部件和第四单向电部件被布置为响应于第一交变电流为正的情况而将第二交变电流引导到第三线圈，且响应于第一交变电流为负的情况而将第二交变电流引导到第四线圈，和 

-第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈被布置为将磁心元 件在相同的方向上磁化且具有互磁耦合。 

电抗器设备的磁心元件在第一交变电流和第二交变电流二者的正和负的时间部分期间在相同的方向上被磁化。因此，从磁心元件磁化的角度，第一交变电流和第二交变电流的流动方向不重要。例如，如果忽略杂散磁通的影响，则在第一交变电流和第二交变电流具有相同的幅值和相同的相位-即不存在差模电流的情况中，和在第一交变电流和第二交变电流具有相同的幅值但具有相反的相位-即不存在共模电流的情况中，磁心元件大体上以相类似的方式被磁化。因此，电抗器设备的共模电感大体上具有与差模电感相同的值，且为获得共模电感的一定值，电抗器设备的尺寸且因此其重量可以小于在此文献中以上所述类型的常规电抗器设备的尺寸和重量。