本發(fā)明屬于電子領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種開關(guān)控制可調(diào)電感器。

背景技術(shù)：

電感器是各種電力電子功率變換器的重要元件，可用于實(shí)現(xiàn)濾波、諧振等功能需求。一般的電感器件，其感量在設(shè)計(jì)完成后即固定，而不能根據(jù)不同的變換器工況進(jìn)行合理的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)功率變換器性能的最佳化。例如，在無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中，隨著傳輸工況的不同，可能會(huì)發(fā)生諧振環(huán)路的失效。因此，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整電感值，可以實(shí)現(xiàn)諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的性能最佳化。

為了實(shí)現(xiàn)電感量的可控，現(xiàn)有技術(shù)通常利用磁芯的非線性特性來(lái)實(shí)現(xiàn)感量的調(diào)整。因此，需要對(duì)磁芯進(jìn)行偏磁，從而改變電感量。如CN 1301390A中的可調(diào)電感，通過(guò)采用兩個(gè)電感繞組的串聯(lián)或并聯(lián)，使電感繞組產(chǎn)生的交流磁通在偏磁繞組上抵消，從而避免了電感繞組與偏磁繞組的耦合。這種方案只是適合于直流電感器來(lái)調(diào)節(jié)增量電感量，而不適用于交流電感器來(lái)調(diào)節(jié)交流(幅值)電感量。另外，由于其電感線圈產(chǎn)生的磁通并不通過(guò)偏磁繞組所在的磁路，使得該方案的磁芯利用率低。

CN 102306533 A中的可調(diào)電感器方案使用感量控制螺栓來(lái)調(diào)節(jié)磁芯氣隙的大小來(lái)改變電感器的感量。由于不能通過(guò)電參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整感量，因此本質(zhì)上與傳統(tǒng)定感值電感相同。

目前還有的可調(diào)式電感，使電感線圈與電感量控制線圈的磁路在空間上相互正交，從而使得兩者磁通是相互正交的，通過(guò)改變控制線圈上直流電流的大小來(lái)間接改變電感磁芯的飽和程度，從而改變電感量。該方案控制方法比較繁瑣，同樣需要利用磁芯的非線性特性，磁芯利用率低，而且電感量控制范圍比較小。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)電感器普遍存在磁芯利用率低、體積相對(duì)較大、電感量相對(duì)較小、電感量變化范圍小的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于利用開關(guān)調(diào)整電感器的等效感量，實(shí)現(xiàn)電感量的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種開關(guān)控制可調(diào)電感器，包括磁芯，磁芯上設(shè)有主電感繞組，所述磁芯上還設(shè)有控制電感繞組，控制電感繞組連接有1個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的調(diào)節(jié)電路，每一路調(diào)節(jié)電路均有獨(dú)立的開關(guān)控制，通過(guò)接通或斷開相應(yīng)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電感輸入端等效感量的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述調(diào)節(jié)電路包括螺線圈電感，螺線圈電感中插有磁芯。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述調(diào)節(jié)電路包括電容器。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述開關(guān)為半導(dǎo)體開關(guān)管。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述磁芯上設(shè)有2個(gè)或2個(gè)以上控制繞組。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述磁芯上設(shè)有2個(gè)或2個(gè)以上的主電感繞組。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述磁芯為鐵粉芯或鐵氧體。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的可調(diào)式電感不需要磁芯工作于非線性區(qū)，而實(shí)現(xiàn)電感的感量可調(diào)。本發(fā)明中的調(diào)節(jié)方法具有損耗低，電感線性度好等優(yōu)點(diǎn)。克服了現(xiàn)有可調(diào)電感器存在的調(diào)整方案復(fù)雜、損耗高等缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的原理示意圖；

圖2為實(shí)施例1的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明的原理如圖1所示，其中L₀為主電感繞組，L_c為控制電感，L₁～L_n為調(diào)節(jié)電路，L₀輸入端的等效電感L_0eq的電感量的調(diào)節(jié)通過(guò)相應(yīng)的控制開關(guān)S₁～S_n實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)過(guò)程不需要額外的偏磁激勵(lì)源，只需要維持開關(guān)的導(dǎo)通或斷開。

當(dāng)某個(gè)調(diào)節(jié)電路的電感L_n接入時(shí)，L₀輸入端的等效電感L_0eq為：

其中，Q_n為控制電感環(huán)路的Q值，其定義為電感L_c加L_n的阻抗與控制環(huán)路等效串聯(lián)電阻的比值。

k_n為L(zhǎng)₀與總控制電感的等效耦合系數(shù)，其定義為：

由此可見(jiàn)，電感量的調(diào)節(jié)僅與主電感L₀與控制電感Lc的耦合系數(shù)以及L_n的大小相關(guān)。因此，控制電感的不需要很大的儲(chǔ)能電感，僅需要適當(dāng)調(diào)整繞制的分布，即可實(shí)現(xiàn)耦合系數(shù)的調(diào)節(jié)。通過(guò)相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主電感輸入端的等效電感調(diào)整。

若將L_n替換為電容器，也可以實(shí)現(xiàn)感量調(diào)整的目的，其電容器件可等效為L(zhǎng)_n為負(fù)值。感量的調(diào)整原理相同。

圖2是本發(fā)明的連接示意圖。主電感L₀與控制電感Lc繞制在的環(huán)形磁芯上，環(huán)形磁芯具有儲(chǔ)能及耦合的作用。調(diào)節(jié)電路中的L₁，L₂，L₃均插有棒狀磁芯，調(diào)節(jié)L₁，L₂，L₃的棒狀磁芯規(guī)格及位置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)k_n的調(diào)整。

根據(jù)不同的應(yīng)用，S₁、S₂、S₃可以單個(gè)開通或者多個(gè)開通，從而調(diào)整等效的耦合系數(shù)k_n。當(dāng)多個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，k_n計(jì)算式中的L_n應(yīng)替換為相應(yīng)的并聯(lián)電感值。開關(guān)可采用半導(dǎo)體開關(guān)管。

根據(jù)不同的應(yīng)用，環(huán)形磁芯、棒狀磁芯的材料可以為鐵粉芯、鐵氧體等。主電感和控制電感的個(gè)數(shù)也可按需要設(shè)置為多個(gè)。

所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。