[发明专利]一种多磁芯饱和电抗器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多磁芯饱和电抗器。

背景技术

在很多电磁元件中，由于所需的磁芯截面积较大，或设计方面的考虑，需要采用多个磁芯叠并使用，在电路等效上，实际上也就是各个磁芯的电感的串联，多磁芯电抗器的结构图如图1，其磁路结构图如图2，等效电路原理图如图3，但由于各个磁芯的材料磁参数或气隙不可能完全一致，造成各个磁芯的电感量有一定偏差，使得各个磁芯在工作时的磁通有一定偏差，特别是对高压直流换流阀用饱和电抗器，这种偏差对电抗器性能影响很严重。饱和电抗器的工作原理本身是利用磁芯材料的快速饱和特性工作的，其作用是在晶闸管开通瞬间，这时磁芯还没有饱和，磁导率很高，表现出很大的感抗，饱和电抗器承受大部分电压，从而抑制了晶闸管开通浪涌电流的过快增长。而当饱和电抗器承受大部分电压一段很短时间后，或电流增大到一定程度后，磁芯进入磁饱和状态，磁导率急剧降低，阻抗变得很小，从而不影响电路正常工作。此外，饱和电抗器还可以对晶闸管开通电流波形的高频振荡起到阻尼作用，以及，在雷电过电压情况下，饱和电抗器也能承担大部分峰值电压，从而降低晶闸管的电压应力。因此饱和电抗器的饱和特性是十分关键的参数。由于饱和电抗器一般所需的磁芯截面积较大，需要采用多个磁芯叠并，由于各个磁芯材料磁参数的偏差以及气隙的偏差就会造成工作时磁芯磁通的偏差，从而造成各个磁芯进入磁饱和状态的时间不一致，即当电压加在电抗器上时，有的磁芯很快先饱和，阻抗降低，其承受的电压降低，而未饱和的磁芯就要承受较大的电压。这样造成各个磁芯实际上进入磁饱和的时间各不相同，各个磁芯的磁通及其变化率都不一致，从而使得各个磁芯的损耗、发热和温升不同，温升的差异又会影响磁芯的磁特性，最终影响饱和电抗器的工作特性和磁芯损耗。对此，目前是通过筛选磁参数一致的磁芯，仔细调整磁芯的气隙，不仅导致材料和工艺成本增加，成品率很低，也难以完全解决问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可使得即使在各个磁芯的材料磁参数和气隙参数有一定不一致的情况下，仍可以保证各个磁芯的磁通完全相同的多磁芯饱和电抗器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多磁芯饱和电抗器，包括多个磁芯和绕设于各磁芯上的电感绕组，所述各电感绕组串联连接，所述各磁芯上还绕设有至少一个均磁绕组，所述磁芯上的均磁绕组通过一个阻抗相连接形成电回路，所述磁芯上的均磁绕组的相互连接关系是以所述磁芯上的均磁绕组为节点形成的至少单连通连接拓扑，即任意两个磁芯上的均磁绕组至少有一次相连接形成电回路；所述通过阻抗相连接的两个均磁绕组具有相同的匝数，且均通过同名端进行连接形成电回路。

在本发明实施例中，所述阻抗为零，即所述磁芯上的均磁绕组是通过同名端连接形成电回路，以使得所述相连接的两均磁绕组所在的两磁芯的磁通保持均衡一致。

在本发明实施例中，所述阻抗具有对预定频率段呈低阻抗的特性，以使得所述相连接的两均磁绕组所在的两磁芯对所述预定频率段的磁通分量的磁通保持均衡一致。

在本发明实施例中，所述均磁绕组的匝数为一匝。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：通过在各个磁芯上绕设有至少一个均磁绕组，且通过均磁绕组的特殊连接，使得即使在各个磁芯的材料磁参数和气隙参数有一定不一致的情况下，仍可以保证各个磁芯的磁通完全相同。

附图说明

图1是现有技术多磁芯电抗器结构图。

图2是现有技术多磁芯电抗器磁路结构图。

图3是现有技术多磁芯电抗器等效电路原理图。

图4是本发明具有均磁绕组的多磁芯电抗器磁路结构图。

图5是本发明具有均磁绕组的多磁芯电抗器等效电路原理图。

图6是本发明具有一匝均磁绕组，且阻抗为零的多磁芯电抗器磁路结构图。

图7是本发明具有一匝均磁绕组的多磁芯电抗器磁路结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明的一种多磁芯饱和电抗器，包括多个磁芯和绕设于各磁芯上的电感绕组，所述各电感绕组串联连接，所述各磁芯上还绕设有至少一个均磁绕组，所述磁芯上的均磁绕组均通过一个阻抗（该阻抗为零，即短路，或对预定频率段呈低阻抗特性）相连接形成电回路，所述磁芯上的均磁绕组的相互连接关系至少是单连通，即任意两个磁芯上的均磁绕组至少有一次相连接形成电回路；所述通过阻抗相连接的两个均磁绕组具有相同的匝数，且均通过同名端进行连接。

以下为具体实施例。