[发明专利]电感组件及使用该电感组件的电源系统

说明书

公开一种电感组件(1)，其包括磁芯(2)，所述磁芯具有中央支腿(3)和n个相支腿(4)，其中n是整数并且n>1，每个相支腿(4)均通过上桥(13)和下桥(13)磁性地连接至中央支腿(3)以形成磁性主回路，相支腿(4)的中点(5)通过包括间隙(7)的分流元件(6)磁性地连接至中央支腿(3)的中间点。每个相支腿(4)还包括：上电感线圈(8)，其布置在位于所述中点与上桥(13)之间的上相支腿区段(10)上；以及下电感线圈(9)，其布置在位于所述中点与下桥(13)之间的下相支腿区段(11)上。还公开一种电源系统(30、60)，其可以作为DC/AC转换器或DC/DC转换器运行。

技术领域

本发明涉及一种电感组件以及包括这样的电感组件的电源系统。特别地，电感组件可以用作多相DC/AC转换器的输出滤波器的一部分，所述多相DC/AC转换器能够供应高输出电流，并且对于每个相端子均包括两个并联的半桥，所述并联的半桥以彼此交错的方式操作。另外，电感组件能够用于DC/DC转换器中，该DC/DC转换器能够供应高输出电流，并且包括以彼此交错的方式操作的多个并联连接的切换路径。

背景技术

使用诸如光伏能、风能或生物质能这样可再生能源的越来越多的分散式发电系统导致了对开关模式电源系统的高度需求，从而用于将直流电转换为可用于馈入公用电网的交流电。对于该能量转换，使用具有或不具有在上游连接的DC/DC转换器的DC/AC转换器。能量转换期间的电力损失需要尽可能小。另一方面，当将交流电馈入到公用电网中时，连接到公用电网的DC/AC转换器必须遵从最大允许的总谐波失真(THD)。对于并网DC/AC转换器除了高效率之外的另一个需求是大的功率密度。电源系统必须能够以功率转换器的尽可能低的规模以及成本来转换功率转换器的大电量。

为了反应这些需求，当下的电源系统使用彼此并联连接的多个切换路径。利用每个切换路径，至少与两个电源系统并联连接的情况下比，能够在不对其规模或成本产生巨大影响的情况下增加由特定电源系统转换的额定功率。为了最小化电压纹波，或者在DC/AC转换器的直流链路电容器处或者在DC/DC转换器的输出电容器处，电源系统的多个切换路径以交错的方式操作。

然而，由于产生从一个切换路径流到另一个并联连接的切换路径而不离开电源系统的输出端这样的循环电流，该交错的控制方式通常导致额外的功率损失。

文献WO 2014/194933 A1公开了一种用于将双极直流电压转换成三相交流输出电压的五电平有源中点钳位逆变器。该逆变器包括第一、第二和第三输入端子(P、MP、N)以及第一、第二和第三输出端子。逆变器还包括第一、第二和第三多态切换单元(MSSC)，其相应地包括分别连接到逆变器的输入端子的三个输入端子以及相应的第一、第二和第三输出端子。第一、第二和第三多态切换单元的输出端子经由电感器连接到逆变器的第一、第二和第三输出端子。此外，逆变器的每个相应的输出端子经由相应的电容器(C_a、C_b、C_c)连接到逆变器的该第二输出端子(MP)。每个多态切换单元(MSSC)均包括单独的自耦变压器，其中，每个单独的自耦变压器均包括端部端子和中间端子。

然而多态切换单元中使用的单独的自耦变压器需要相对大的安装空间。另外，单独的自耦变压器具有相对大的规模并且因此是昂贵的器件。

文献US 2008/094159 A1以及其相应的同族专利EP 1914868 A1公开了一种变频器的三相交流或两相直流扼流装置，其包括磁芯，该磁芯具有：多个相特定柱，其具有绕其缠绕的相特定绕组；或多个支流特定柱，其具有绕其缠绕的支流特定绕组。交流扼流装置的相特定绕组或直流扼流装置的支流特定绕组适用于过滤差模电流。扼流装置包括附加的柱，所述附加的柱周围不适配有相特定绕组或支流特定绕组，并且所述附加的柱布置在磁芯中用于阻尼共模电流。借助由附加的柱和绕相特定柱或支流特定柱布置的绕组形成的共模阻抗来阻尼共模电流。