[发明专利]磁性构件、电力变换器及供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁性构件、电力变换器和供电系统，并且更特别地涉及其内集成了包含于不同电流通路内的两个电抗器(reactor)的磁性构件，以及包含磁性构件的电力变换器和供电系统。

背景技术

用于电力变换器的电感元件一般通过将线圈缠绕在由磁性材料制成的芯体上而形成，这很可能会增加尺寸。因此，人们已经提出由包含多个电感元件的电路中的单个磁性构件整体地形成多个电抗器。

例如，日本专利特开No.2009-59995(PTL 1)描述了变压器和电抗器集成于其内的组合磁性构件的配置。在PTL 1所描述的配置中，一次绕组和二次绕组缠绕于用于构成变压器的两个芯体中的一个上，而一次绕组的延长部分缠绕于另一个芯体上。因此，与变压器的一次绕组串联连接的电抗器能够借助于上述延长部分而与变压器一起整体地形成。

日本专利特开No.2009-284647(PTL 2)描述了第一及第二电感器和变压器整体地形成于其内的组合变压器的配置。

引文列表

专利文献

PTL 1：日本专利特开No.2009-59995

PTL 2：日本专利特开No.2009-284647

发明内容

技术问题

作为电力变换器的一种模式，存在着一种电路配置，其使得分别包含于电流通路内的两个电抗器在电流上独立地控制。在这样的电路中，如果感应电压由流过一个电抗器的电流产生于另一个电抗器内，则每个电流不再能够独立地控制。因此，对于其中这些电抗器被集成的配置，考虑防止感应电压由流过一个电抗器的电流产生于另一个电抗器内，这是一个课题。

在PTL 1的组合磁性构件中，集成了串联连接的变压器和电抗器。也就是，包含于共同的电流通路内的磁性元件被集成，这并没有给出上述课题的解决方案。

在PTL 2的组合变压器中，在第一及第二电抗器内的电流通路包含于变压器的初级侧和次级侧上。因此，PTL 2的组合变压器应用于一种电路，其旨在促使感应电压在第一电抗器内的电流通路与第二电抗器内的电流通路之间相互起作用。因此，PTL 2同样未能公开能够解决上述课题的集成结构。

本发明是为了解决该问题而作出的，并且具有以下目标：整体地形成分别包含于电流通路内的在电流上独立地控制的两个电抗器，由此实现磁性构件，以及包含磁性构件的电力变换器和供电系统的尺寸和重量的减小。

问题的解决方案

在本发明的一个方面中，磁性构件包含第一电流流过其中的串联电连接的第一绕组及第二绕组、第二电流流过其中的第三绕组以及芯体。芯体被配置为包含第一绕组缠绕于其上的第一部分、第二绕组缠绕于其上的第二部分，以及第三绕组缠绕于其上的第三部分。第一绕组至第三绕组分别缠绕于第一部分至第三部分上，使得在所述芯体内没有出现磁饱和的状态下，(i)当第一电流流过第一绕组及第二绕组时，由第一绕组产生的且流过第三绕组的磁通量与由第二绕组产生的且流过第三绕组的磁通量相互抵消(counteract)，并且(ii)当第二电流流过第三绕组时，由第三绕组产生的磁通量分别在第一绕组及第二绕组中产生的感应电压相互抵消。

在本发明的另一个方面中，磁性构件包括第一电流流过其中的串联电连接的第一绕组及第二绕组、第二电流流过其中的第三绕组以及芯体。芯体被配置为包含第一绕组缠绕于其上的第一部分、第二绕组缠绕于其上的第二部分，以及第三绕组缠绕于其上的第三部分。第一绕组及第二绕组分别缠绕于第一及第二部分上，使得第一绕组及第二绕组具有彼此相反的缠绕方向。第一绕组至第三绕组缠绕于其上的芯体被配置，使得，在芯体内没有出现磁饱和的状态下，当第二电流流过第三绕组时，通过第一部分的第一磁路的磁阻与通过第二部分的第二磁路的磁阻是同等的。

优选地，在磁性构件中，在第一绕组至第三绕组缠绕于其上的芯体中，在芯体内没有出现磁饱和的状态下，(i)当第一电流流过第一绕组及第二绕组时，由第一绕组产生的且流过第三绕组的磁通量与由第二绕组产生的且流过第三绕组的磁通量相互抵消，并且(ii)当第二电流流过第三绕组时，由第三绕组产生的磁通量分别在第一绕组及第二绕组中产生的感应电压相互抵消。