專利名稱：用于低諧波三相前端的集成磁性裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于能夠是單向或者雙向的低諧波三相前端的集成磁性裝置、和一種包括這種裝置的雙向低諧波三相前端功率轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
電力電子設(shè)備的廣泛使用已經(jīng)增加了對(duì)于最小化電力線諧波污染的需要。電流諧波的主要來源是非線性電力負(fù)荷。一種重要的非線性電力負(fù)荷是廣泛地為大多數(shù)的三相設(shè)備用作前端方案的六脈沖整流器。
如果沒有高效地將電流諧波最小化，則某些問題能夠發(fā)生。第一，諧波能夠破壞公共供電電壓的質(zhì)量并且低質(zhì)量的供應(yīng)電壓引起由公共電力網(wǎng)供應(yīng)的很多不同種類的電氣設(shè)備的故障和/或失效。而且諧波能夠在電力網(wǎng)的構(gòu)件諸如變壓器、電力線等中引起過度損耗。此外，諧波具有可聽頻率如果受諧波污染的電力線處于可聽設(shè)備設(shè)施附近，則能夠誘發(fā)可聽失真。已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中使用了不同的方案來應(yīng)對(duì)諧波問題。多脈沖整流器即12脈沖被廣泛地用作帶有改進(jìn)的電流波形的簡(jiǎn)單接口。它們減小了諧波電流并且是非?？煽康?，但是具有某些缺點(diǎn)第一，它們要求龐大的和昂貴的線頻率輸入電力變壓器以形成電隔離；而且它們對(duì)于電壓不平衡是敏感的。帶有抑制諧波的諧波濾波器地使用6脈沖整流器也是已知的。諧波濾波器能夠是無源的或者有源的。無源濾波器具有低的功率損耗但是費(fèi)用大并且具有大的尺寸和大的重量。有源濾波器被視為不大可靠，具有更高的功率損耗和開關(guān)失真，并且是非常昂貴的。另一個(gè)已知方案是包括受控有源開關(guān)、二極管和高頻線路電抗器的有源前端。即便它的尺寸和重量能夠是吸引人的并且它的成本能夠低于其它方案，它也呈現(xiàn)某些缺點(diǎn)，特別地感覺到它不大可靠并且難以匹配無源系統(tǒng)的功率損耗和開關(guān)失真?，F(xiàn)有技術(shù)的并且在圖IA的實(shí)例上示出的另一個(gè)已知方案包括隨后為三個(gè)互連磁性裝置300的電感器400。電感器400前面是三相電力線或者電力網(wǎng)100并且裝置300被連接到負(fù)荷200。通常在12或者更多脈沖整流器和能夠是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的一般DC負(fù)荷之間的部分例如轉(zhuǎn)換器DC/AC或者DC/DC或者一般電阻器將在以下被稱為DC鏈路。DC鏈路能夠包括電容器或者電感器。圖IA所示的負(fù)荷200由12脈沖整流器、DC鏈路(在此情形中電容器CD。)和未被不意的一般負(fù)荷構(gòu)成。圖IA的負(fù)荷200是非線性的并且然后在電力線中存在諧波。為了應(yīng)對(duì)諧波的問題，使用了電感器400和三個(gè)磁性裝置300 :電感器400的主要功能是相對(duì)于三相電力線100的電壓相量延遲電流；三個(gè)磁性裝置300的主要功能是分裂電流。在圖IA中，裝置300包括被相互電磁連接的九個(gè)繞組，三個(gè)繞組用于每一個(gè)磁性裝置。繞組的不同數(shù)目和組合是可能的。分別在圖IB和IC中示意了三相電感器400的頂視圖和側(cè)視圖它包括兩個(gè)磁軛405、三個(gè)纏繞分支403和氣隙402，它因此能夠存儲(chǔ)能量。
在圖ID和IE中示意了現(xiàn)有技術(shù)的三個(gè)磁性裝置300的頂視圖和側(cè)視圖。每一個(gè)裝置300A、300B和300C并不包含氣隙并且包括三個(gè)豎直分支中央分支是包含繞組302的
纏繞分支。如在圖IB到IE中所示，JP2000358372A和JP2007028846A描述了一種允許消除變壓器的系統(tǒng)和一種用于通過使用四個(gè)磁性裝置而減小尺寸和重量的方法。如在圖IA中所示意地在現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換器中使用的磁性裝置的總數(shù)然后是至少四個(gè)，即三相電感器400加上三個(gè)磁性裝置300。如在圖2中所示，電感器400包括能夠連接到三相電力網(wǎng)或者電力線100的三個(gè)電流輸入，并且在電感器400后面的裝置300包括六個(gè)電流輸出，即兩個(gè)電流輸出用于每一個(gè)電流輸入。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)電流輸入存在多于兩個(gè)電流輸出，從而電流輸出的數(shù)目能夠是九、十二等。電流輸出被電連接到三個(gè)電流輸入并且能夠連接到負(fù)荷200。在此情形中，在電流輸入和輸出之間不存在如在變壓器的情形中的電隔離。三相電力網(wǎng)100供應(yīng)帶有120°相移的三個(gè)近似正弦電壓。然后如在圖3A中所示意地，在三個(gè)電流輸入中流動(dòng)的三個(gè)輸入電流Iu、h2、込之間的相移等于120°。線電壓的振幅和頻率除了別的以外將根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)定而改變，但是在大多數(shù)應(yīng)用中，頻率將等于50Hz或者60Hz，并且電壓通常包括在100V和IkV之間，例如在相之間400V rms。50Hz或者60Hz的頻率或者電力網(wǎng)100的頻率將在以下被稱作系統(tǒng)的基本翁享。在三個(gè)電流輸入中流動(dòng)并且具有參考Iu或者L2或者Iu的每一個(gè)電流將在以下場(chǎng)施、％公共電流。如果在圖2的轉(zhuǎn)換器中不存在電感器400，則三個(gè)公共電流1『1&込與電力網(wǎng)100的電壓相量同相。當(dāng)裝置300被連接在三相電力網(wǎng)100和負(fù)荷200之間時(shí)，它們將公共電流Iu、IL2> Il3中的每一個(gè)分裂成在每一個(gè)電流輸出中流動(dòng)的兩個(gè)或者更多電流。在圖2所示的情形中，它們將電流Iu、IL2> Iu中的每一個(gè)分裂成兩個(gè)電流公共電流Iu被分裂成兩個(gè)·分裂電流ISu、IS1.2，公共電流Iu被分裂成兩個(gè)分裂電流IS2.i、IS2.2，并且公共電流Iu被分裂成兩個(gè)分裂電流Is3I I53. 2°在電流輸出中流動(dòng)的電流IS1.i、IS1.2> IS2.1> IS2.2> IS3.1>IS3.2具有全部相同的振幅并且相對(duì)于在電流輸入中流動(dòng)的相應(yīng)的基本分量以預(yù)定角度Ψ /2相移。角度Φ的值例如為30°從而在兩個(gè)分裂電流例如ISu、IS1.2和相應(yīng)的公共電流(在此情形中Iu)之間的相移分別是15°和-15°。如所討論的那樣，公共電流例如Iu被分裂成兩個(gè)分裂電流在以下將被稱為盧導(dǎo)分還德麼的第一分裂電流Isi.i，和在以下將被稱為嚴(yán)后分麥德麼的第二分裂電流IS1.2。在另一方面，isl. i、iS2. i和ι Λ是前導(dǎo)分裂電流共 Isi. 2、iS2.2和iS3.2是滯后分裂電流。如果如所述及地角度f的值為30°，則對(duì)于所有表示的相量是相同的、圖3B的相量的長(zhǎng)度是圖3A的每一個(gè)相量的長(zhǎng)度的51. 76%。在裝置300之前存在三相電感器400在由短劃線表示的電力網(wǎng)100的每一個(gè)電壓相量和相應(yīng)的輸入電流Iu或者Iu或者Iu之間引起圖3A所示的滯后角度或者相移角度δ。如在圖3Β中所示，滯后角度或者相移角度δ仍然存在于輸出電流的相量圖中。如所述及地，在很多實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中，裝置300被連接到的負(fù)荷200由隨后為DC鏈路和一般DC負(fù)荷的12脈沖整流器構(gòu)成。
在包括三相電力線100、裝置300、12脈沖整流器和DC鏈路的系統(tǒng)中，能夠使用電感器或者扼流圈以具有連續(xù)傳導(dǎo)模式或者CCM。連續(xù)傳導(dǎo)模式(CCM)意味著在電力線的周期期間整流器電流絕對(duì)不會(huì)變?yōu)榱?。相反，在不連續(xù)傳導(dǎo)模式(DCM)中，在電力線的部分周期期間電流能夠變?yōu)榱恪Ｔ谒懻摰膶?shí)例中，CCM由三相電感器400確保。在現(xiàn)有技術(shù)中描述的方案然后未被優(yōu)化用于減小低諧波三相前端的成本和尺寸。而且延遲和分裂電流的功能由四個(gè)分離的裝置(分別為電感器400和三個(gè)磁性裝置300)執(zhí)行。需要一種允許具有比現(xiàn)有技術(shù)更低的成本和更小的尺寸的低諧波功率轉(zhuǎn)換器的方案。需要一種允許高效率和高可靠性的用于12脈沖前端的磁性裝置。 需要一種允許低諧波三相前端對(duì)于電力網(wǎng)的失衡不敏感的方案。還需要一種具有低失效率、低功率損耗和低開關(guān)失真的低諧波三相前端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種執(zhí)行電感器400和三個(gè)磁性裝置300的功能的集成磁性裝置。形容詞桌成事實(shí)上意味著本發(fā)明的磁性裝置執(zhí)行多于一個(gè)功能。特別地，延遲和分裂電流的功能這兩者均由同一磁性裝置執(zhí)行，從而允許比現(xiàn)有技術(shù)更小的尺寸、重量、成本和更好的裝置對(duì)稱性。 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種包括簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體電路的低諧波三相雙向前端功率轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種可靠的且高效的磁性裝置。根據(jù)本發(fā)明，利用根據(jù)權(quán)利要求I的用于低諧波三相前端的集成磁性裝置、利用這個(gè)集成磁性裝置在AC/DC整流器中的使用(權(quán)利要求15)和在DC/AC逆變器中的使用(權(quán)利要求16)并且利用根據(jù)權(quán)利要求17的低諧波雙向三相前端功率轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了這些目的。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括三個(gè)磁性子組件，其中每一個(gè)磁性子組件包括不帶氣隙的閉合磁環(huán)、兩個(gè)纏繞分支和至少三個(gè)繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)磁性子組件包括四個(gè)繞組。該裝置包括將該三個(gè)磁性子組件磁連接的至少一個(gè)第一公共磁軛和至少一個(gè)第二公共磁軛。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該兩個(gè)公共磁軛是相同的并且分別在該三個(gè)磁性子組件的頂部和底部上并置。有利地，該裝置在該三個(gè)磁性子組件和該兩個(gè)公共磁軛之一之間包括至少一個(gè)氣隙。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，它包括兩個(gè)氣隙，即分別在該三個(gè)磁性子組件的頂部和底部分別與第一和第二公共磁軛之間的第一和第二氣隙。該裝置具有能夠連接到三相電力線或者電力網(wǎng)的三個(gè)電流輸入和用于每一個(gè)電流輸入的至少兩個(gè)電流輸出。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置具有六個(gè)電流輸出，即兩個(gè)電流輸出用于每一個(gè)電流輸入。電流輸出被電連接到該三個(gè)電流輸入并且能夠被連接到負(fù)荷。該三個(gè)磁性子組件中的每一個(gè)包括與該兩個(gè)纏繞分支一起地構(gòu)成不帶氣隙的閉合磁環(huán)的第一磁軛和第二磁軛。該三個(gè)磁性子組件中的每一個(gè)而且能夠包括在這個(gè)閉合磁環(huán)上組裝，特別地在兩個(gè)分支上置放的兩個(gè)線軸。在一個(gè)實(shí)施例中，該三個(gè)磁性子組件具有相同的分支。在另一實(shí)施例中，能夠例如根據(jù)在每一個(gè)分支內(nèi)側(cè)流動(dòng)的磁通而根據(jù)需要選擇每一個(gè)分支的橫截面。有利地，進(jìn)入第一或者第二公共磁軛中的、處于基本頻率的磁通的凈和為零。當(dāng)所述裝置被連接在三相電力網(wǎng)和負(fù)荷之間時(shí)，在每一個(gè)電流輸出中流動(dòng)的電流的基本分量相對(duì)于在電流輸入中流動(dòng)的電流的相應(yīng)的基本分量以預(yù)定角度相移。該角度的值依賴于能夠被連接到這個(gè)裝置的脈沖整流器。在第一實(shí)施例中，該裝置包括具有矩形形狀的一個(gè)第一公共磁軛和一個(gè)第二公共磁軛。在此情形中，該三個(gè)磁性子組件被對(duì)準(zhǔn)。在另一實(shí)施例中，該裝置包括具有矩形形狀的兩個(gè)第一公共磁軛和兩個(gè)第二公共磁軛。在該實(shí)施例中，該磁性裝置包括能夠被用于通過空氣流動(dòng)將其冷卻的兩個(gè)孔。在另一實(shí)施例中，該裝置包括具有三角形或者圓形或者多邊形形狀的一個(gè)第一和 一個(gè)第二公共磁軛。在這些情形中，該三個(gè)磁性子組件被分別以三角形或者圓形或者多邊形方式置放并且該裝置包括中央孔?？諝饬髂軌蛴欣赝ㄟ^這個(gè)孔并且高效地冷卻該裝置。這個(gè)實(shí)施例易于產(chǎn)生并且具有比以前的實(shí)施例更好的對(duì)稱性，即其特征在于對(duì)于所有二個(gè)相而目參數(shù)是相同的。有利地，能夠通過使用交織UI疊層來制成該三個(gè)磁性子組件。這些芯然后是易于制造的。如果本發(fā)明的裝置被連接在三相電力網(wǎng)100和負(fù)荷200之間，則在該至少兩個(gè)電流輸出中的每一個(gè)中流動(dòng)的分裂電流的基本分量相對(duì)于在電流輸入中流動(dòng)的公共電流的基本分量以預(yù)定角度相移。如所討論的那樣，對(duì)于12脈沖前端而言這個(gè)角度的典型值是30。。某些能量被存儲(chǔ)在氣隙內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)中。在這種情形中，能夠如在圖3A中所示地觀察到在電力網(wǎng)100的每一個(gè)電壓相量和磁性裝置的相應(yīng)的輸入電流Iu或者L2或者Iu之間的滯后角度或者相移角度S。在此情形中，電感器功能被集成在同一裝置中。而且易于通過改變氣隙的厚度而控制這個(gè)裝置的電感的值，在一個(gè)實(shí)施例中氣隙的厚度在幾mm的
量級(jí)上。有利地，在AC/DC轉(zhuǎn)換器中或者在DC/AC轉(zhuǎn)換器中均能夠使用本發(fā)明的磁性裝置。如果它例如與12脈沖整流器相組合地在AC/DC轉(zhuǎn)換器中使用，則電流從裝置的電流輸入或者公共路徑流至它的電流輸出或者分裂路徑。在此情形中，該裝置作為馇游器工作在公共路徑中的公共電流在分裂路徑中被強(qiáng)制分裂成兩個(gè)相同但是相移的分裂電流。在一個(gè)實(shí)施例中，公共電流被強(qiáng)制分裂成多于兩個(gè)相同但是相移的分裂電流。如果該裝置在DC/AC轉(zhuǎn)換器中使用，則電流從兩條分裂路徑流至公共路徑。在此情形中，該裝置作為馇遞潘合器工作。在兩種情形中，該裝置的作用均減小了諧波電流。在包括這個(gè)磁性裝置的AC/DC轉(zhuǎn)換器或者DC/AC轉(zhuǎn)換器中，電隔離是不可能的。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，該方案的優(yōu)點(diǎn)特別地包括在高和低阻抗DC鏈路整流器中均使用單一裝置執(zhí)行電感器的功能加上帶有現(xiàn)有技術(shù)的三個(gè)磁芯的分裂器的功能的可能性。替代現(xiàn)有技術(shù)方案的四個(gè)磁性裝置(三個(gè)裝置300和用于電感器400的一個(gè)裝置)，該裝置包括一個(gè)磁性裝置。這個(gè)磁性裝置由三個(gè)磁性子組件并且由被磁連接的兩個(gè)公共磁軛構(gòu)成。
該方案進(jìn)一步減小了低諧波功率轉(zhuǎn)換器的尺寸、重量和成本并且允許高可靠性和效率以及低EMI(電磁干擾)。而且它允許對(duì)磁性子組件的纏繞分支的繞組的很多可能布置。該方案消除了某些重要的諧波，比如已知的多相整流器，但是它對(duì)于電力網(wǎng)的電壓不平衡不敏感。


借助于通過實(shí)例給出并且由附圖示意的實(shí)施例的說明，將更好地理解本發(fā)明，其中
圖IA示出在三相電力線和包括12脈沖整流器的負(fù)荷之間連接三相電感器和帶有三個(gè)磁性裝置的分裂器的現(xiàn)有技術(shù)方案的一個(gè)實(shí)例。圖IB和圖IC分別示出是現(xiàn)有技術(shù)方案的一個(gè)部分的三相電感器的頂視圖和側(cè)視 圖。圖ID和圖IE分別示出是現(xiàn)有技術(shù)方案的另一個(gè)部分的三個(gè)磁性裝置即分裂器的頂視圖和側(cè)視圖。圖2示出在三相電力線和包括12脈沖整流器的負(fù)荷之間連接的三相電感器和帶有現(xiàn)有技術(shù)的三個(gè)磁性裝置的分裂器裝置的總體框圖。圖3A示出帶有三相電感器和帶有現(xiàn)有技術(shù)的三個(gè)磁性裝置的分裂器的、圖2的裝置的輸入或者公共電流的相量圖。圖3B示出帶有三相電感器和帶有現(xiàn)有技術(shù)的三個(gè)磁性裝置的分裂器的圖2的裝置的、包括前導(dǎo)分裂電流和滯后分裂電流的分裂電流的相量圖。圖4A、4B和4C分別示出根據(jù)本發(fā)明的用于低諧波三相前端的集成磁性裝置的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖、側(cè)視圖和移除了公共磁軛的另一個(gè)頂視圖。圖5A、5B和5C分別示出根據(jù)本發(fā)明的用于低諧波三相前端的集成磁性裝置的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖、側(cè)視圖和移除了公共磁軛的另一個(gè)頂視圖。圖6A、6B和6C分別示出根據(jù)本發(fā)明的用于低諧波三相前端的集成磁性裝置的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖、側(cè)視圖和移除了公共磁軛的另一個(gè)頂視圖。圖7A、8A、9A…18A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的裝置的繞組的不同的實(shí)施例。圖7B、8B、9B…18B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的裝置的三個(gè)磁性子組件之一的MMF矢量的相量圖。圖7C、8C、9C... 18C ;圖 7D、8D、9D…18D ;圖 13E、14E、15E··· 18E 示出在根據(jù)本發(fā)明
的一個(gè)方面的裝置的三個(gè)磁性子組件之一的分支上的繞組的位置。圖19示出包括根據(jù)本發(fā)明的用于低諧波三相前端的集成磁性裝置的一個(gè)實(shí)例的諧波消除12脈沖整流器。圖20示出包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于低諧波三相前端的集成磁性裝置的一個(gè)實(shí)例的、帶有雙向功率流的諧波消除12脈沖前端。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的集成磁性裝置被設(shè)計(jì)用于單向或者雙向的低諧波三相前端。它的使用使得能夠減小從三相電力線獲取或者注射到三相電力線的電流的諧波。與現(xiàn)有技術(shù)方案比較，它具有更低的成本和尺寸。 圖4A、4B和4C分別示出根據(jù)本發(fā)明的裝置I的一個(gè)可能實(shí)施例的頂視圖、側(cè)視圖和移除了公共磁軛的另一個(gè)頂視圖。在該實(shí)施例中，裝置I包括三個(gè)磁性子組件30，其中每一個(gè)磁性子組件30包括兩個(gè)纏繞分支和至少三個(gè)繞組。在這個(gè)表示情形中，該三個(gè)磁性子組件具有相同的分支。在另一實(shí)施例中，例如根據(jù)磁通，兩個(gè)分支的橫截面能夠是不同的。在低或者中功率應(yīng)用即功率低于50kW的應(yīng)用中，每一個(gè)纏繞分支能夠包括線軸20。對(duì)于高功率應(yīng)用，通過使用用于從子組件隔開繞組的四個(gè)或者更多塑料間隔保持器，繞組在不用線軸的情況下被纏繞在磁性子組件上。該三個(gè)磁性子組件30中的每一個(gè)包括與該兩個(gè)分支一起地構(gòu)成不帶氣隙的閉合磁環(huán)的第一磁軛35和第二磁軛35’。與傳統(tǒng)的扼流圈例如圖IC的三相電感器400比較，替代三個(gè)分支，本發(fā)明的裝置包括三個(gè)磁性子組件。有利地，分別進(jìn)入第一和第二公共磁軛中的、用于基本頻率和諧波的正序和負(fù)序分量的磁通的凈和為零。換言之，無磁通輻射到該裝置外側(cè)。在該實(shí)施例中，該裝置包括是相同的并且將三個(gè)分離的磁性子組件30磁連接的一個(gè)第一公共磁軛10和一個(gè)第二公共磁軛10’，即該兩個(gè)公共磁軛10和10’分別在該三個(gè)分離的磁性子組件30的頂部和底部上并置。該裝置包括兩個(gè)氣隙40和40’，即分別在該三個(gè)磁性子組件30的頂部和底部分別與第一 10和第二 10’公共磁軛之間的第一和第二氣隙。本發(fā)明的裝置能夠在該三個(gè)磁性子組件30和該兩個(gè)公共磁軛10和10’之一之間包括僅僅一個(gè)氣隙。在該實(shí)施例中，第一公共磁軛10和第二公共磁軛10’具有矩形形狀。在此情形中，該三個(gè)磁性子組件30被對(duì)準(zhǔn)，即在一個(gè)磁性子組件30的兩個(gè)纏繞分支之間的矩形孔與另兩個(gè)磁性子組件30的孔相對(duì)準(zhǔn)。在圖4A到4C中表示的實(shí)施例中，公共磁軛10、10’的橫截面的寬度Wy等于每一個(gè)磁性子組件30的橫截面的寬度W。。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該三個(gè)磁性子組件30中的每一個(gè)具有矩形截面,其中該橫截面的長(zhǎng)度L。大于它的寬度W。。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如在圖4A到4C中所示,公共磁軛10、10’的橫截面的長(zhǎng)度Ly大于磁性子組件30的橫截面的長(zhǎng)度L。的三倍，即LY>3*LC。在圖5A到5C的實(shí)施例中，該三個(gè)磁性子組件30是平行的，即在一個(gè)磁性子組件30的兩個(gè)纏繞分支之間的矩形孔處在另一個(gè)磁性子組件30的兩個(gè)纏繞分支之間的矩形孔前面。在該實(shí)施例中，存在具有矩形形狀和小于該三個(gè)磁性子組件的橫截面長(zhǎng)度L。的一半的寬度Wys的兩個(gè)第一公共磁軛60、70和兩個(gè)第二公共磁軛60’、70’。以此方式，這個(gè)實(shí)施例的集成磁性裝置I有利地包括能夠被用于將其冷卻的兩個(gè)孔90。再次，裝置I能夠在該三個(gè)磁性子組件30與第一公共磁軛60、70和第二公共磁軛60’、70’之間包括至少一個(gè)氣隙。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，它包括兩個(gè)氣隙在每一個(gè)磁性子組件30的第一磁軛35和第一公共磁軛60、70之間的第一氣隙40和在每一個(gè)磁性子組件30的第二磁軛35’和第二公共磁軛60’、70’之間的第二氣隙40’。在示出磁性裝置I的頂視圖、移除了公共磁軛的另一個(gè)頂視圖和側(cè)視圖的圖6A到6C的實(shí)施例中，存在具有三角形形狀的一個(gè)第一 50和一個(gè)第二 50’公共磁軛。在此情形中，該三個(gè)磁性子組件30被成三角形地置放。在另一實(shí)施例中，第一 50和第二 50’公共磁軛具有圓形或者多邊形形狀并且該三個(gè)磁性子組件30被分別以圓形或者多邊形方式置放。在一個(gè)具體實(shí)施例中，公共磁軛50、50’的橫截面的寬度等于磁性子組件30的橫截面的寬度。該裝置包括中央孔80。在所示意的實(shí)施例中，孔80是三角形的?？諝饬髂軌蛴欣赝ㄟ^這個(gè)孔80并且高效地冷卻該裝置。而且，這個(gè)實(shí)施例易于產(chǎn)生并且具有比以前的實(shí)施例更好的對(duì)稱性，即其特征在于對(duì)于所有三相而言參數(shù)是相同的。換言之，圖6A到6C的實(shí)施例確保了裝置的完全對(duì)稱性并且允許對(duì)于圍繞纏繞分支的繞組相同的條件。即便在圖6C中示意的裝置I包括兩個(gè)氣隙在該三個(gè)磁性子組件30和第一公共磁軛50之間的第一氣隙40和在該三個(gè)磁性子組件30和第二公共磁軛50’之間的第二氣隙40’，它也能夠包括僅僅一個(gè)氣隙40或者40’。有利地，能夠通過使用交織的UI疊層來制成該三個(gè)磁性子組件30。裝置I具有能夠連接到三相電力線或者電力網(wǎng)100的三個(gè)電流輸入和用于每一個(gè) 電流輸入的至少兩個(gè)電流輸出。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置具有六個(gè)電流輸出，即用于每一個(gè)電流輸入的兩個(gè)電流輸出。通常，電流輸入屬于轉(zhuǎn)換器的三相側(cè)并且電流輸出屬于同一轉(zhuǎn)換器的六相或者多相側(cè)。電流輸出被電連接到三個(gè)電流輸入并且能夠被連接到負(fù)荷200。該裝置將三相輸入變換成六相輸出。當(dāng)所述裝置被連接在三相電力網(wǎng)100和負(fù)荷例如包括隨后為DC鏈路和一般DC負(fù)荷的12脈沖整流器的非線性負(fù)荷200之間時(shí)，在每一個(gè)電流輸出中流動(dòng)的電流的基本分量相對(duì)于在電流輸入中流動(dòng)的電流的相應(yīng)的基本分量以預(yù)定角度Φ /2相移。第一和第二公共磁軛在該三個(gè)磁性子組件上的并置在這三個(gè)磁性子組件30之間形成磁性連接并且至少一個(gè)氣隙的存在允許該裝置還執(zhí)行電感器的功能。與傳統(tǒng)變壓器比較，裝置I允許節(jié)約材料并且具有更低的尺寸和重量。在圖4A到4C的實(shí)施例中裝置I的尺寸依賴于由系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的功率。根據(jù)本發(fā)明的裝置使用在用于同一功率轉(zhuǎn)換器的變壓器中使用的材料的大約四分之一。與上述現(xiàn)有技術(shù)方案比較材料的減少大約為20%。然后根據(jù)本發(fā)明的裝置I的尺寸和質(zhì)量低于用于同一功率十二脈沖整流器的傳統(tǒng)變壓器的尺寸和質(zhì)量并且低于現(xiàn)有技術(shù)的方案。在一個(gè)實(shí)施例中，該三個(gè)磁性子組件30中的每一個(gè)是層疊鐵或者用于更高頻率的鐵磁子芯。磁性子芯能夠是堆疊芯，即通過堆疊薄硅鐵疊層的層而制成的芯。每一個(gè)疊層被薄的非傳導(dǎo)絕緣層從它的相鄰疊層絕緣。疊層的效果在于限制渦流并且減小它們的幅度。更薄的疊層減小損耗，但是構(gòu)造是更加費(fèi)力的和昂貴的。切削芯如C芯是在退火之后浸潰然后被部分地切削和搭接的條帶纏繞芯。因?yàn)檫@些芯在非常短的時(shí)間中圍繞線軸組裝，所以這個(gè)實(shí)施例的裝置I花更少的時(shí)間來制造該裝置。圖7A、8A、9A…18A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的裝置的繞組的不同的實(shí)施例。圖7B、8B、9B…18B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的裝置的三個(gè)磁性子組件之一的MMF矢量的相量圖。圖7C、8C、9C... 18C ;圖 7D、8D、9D…18D ;圖 13E、14E、15E…18E 示出在根據(jù)本發(fā)明
的一個(gè)方面的裝置的三個(gè)磁性子組件之一的分支上的繞組的位置。
在圖7C和7D的實(shí)施例中，每一個(gè)磁性子組件30包含用于每一個(gè)纏繞分支的兩個(gè)繞組22 :特別地每一個(gè)分支包括一個(gè)繞級(jí)S和一個(gè)Γ談器GzTTMifer上繞級(jí)V0參考圖7B解釋了繞組的名稱，圖7B是MMF (磁動(dòng)勢(shì))矢量的表示。為了具有如所描述的分裂裝置，用于每一個(gè)閉合磁路的以下約束必須得到滿足這個(gè)磁路的MMF之和必須為零。與一個(gè)繞組有關(guān)的MMF由在這個(gè)繞組中流動(dòng)的電流的瞬時(shí)值乘以它的匝數(shù)給出。換言之，這意味著磁路的MMF矢量必須形成閉合路徑。在圖7B的實(shí)施例中，對(duì)于所考慮的磁性子組件30，存在構(gòu)成閉合四邊形路徑的一條磁路。在由MMF矢量SI. 2、SI. I、V3. 2和V2. I形成的這條路徑中，SI. 2和SI. I分別作為滯后矢量(滯后是因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于在圖7A所示的電路中流動(dòng)的滯后電流Ih2)和作為
前導(dǎo)矢量(前導(dǎo)是因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于前導(dǎo)電流Iu)工作。V3. 2和V2. I在此情形中是擴(kuò)張器，因?yàn)樗鼈冮]合由這四個(gè)矢量形成的四邊形路徑。特別地，V3. 2作為器滯后矢量工作(滯后是因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于在圖7A所示的電路中流動(dòng)的滯后電流13.2)并且V2. I作為;T談器前導(dǎo)矢量工作(前導(dǎo)是因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于前導(dǎo)電流
工2. I )。通常每一個(gè)分裂繞組傳導(dǎo)一個(gè)分裂電流并且每一個(gè)擴(kuò)張器繞組傳導(dǎo)一個(gè)相電流，BP IL1>IL2或者或者一個(gè)分裂電流Isi. i、Isi. 2、IS2. i、Is2.2、IS3. i、Is3.2。擴(kuò)張器繞組V能夠傳導(dǎo)任何類型的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置的分支的擴(kuò)張器繞組V能夠傳導(dǎo)同一裝置的另一個(gè)分支的分裂或者公共電流。在另一實(shí)施例中，矢量擴(kuò)張器繞組V能夠傳導(dǎo)外部且可控的電流。在圖7C的實(shí)施例中，每一個(gè)纏繞分支包含一個(gè)分裂前導(dǎo)/滯后繞組22和一個(gè)擴(kuò)張滯后/前導(dǎo)繞組22。在圖7D的實(shí)施例中，一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)擴(kuò)張器前導(dǎo)/滯后繞組22并且另一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)分裂滯后/前導(dǎo)繞組22。在兩種情形中，裝置I然后包括十二個(gè)繞組。在此情形中，一個(gè)磁性子組件30的分支的擴(kuò)張器繞組V是同一裝置的另兩個(gè)磁性子組件30之一的分裂繞組S。如在圖7A中所示，在這種情形中，在該裝置的電路中的·三條公共路徑中的每一條不包含繞組。每一條分裂路徑包含兩個(gè)繞組。圖8A到8D示出其中每一個(gè)磁性子組件30包含用于每一個(gè)纏繞分支的兩個(gè)繞組22的另一個(gè)實(shí)施例。在圖SC的實(shí)施例中，每一個(gè)纏繞分支包含一個(gè)分裂前導(dǎo)/滯后繞組22和一個(gè)擴(kuò)張前導(dǎo)/滯后繞組22。在圖8D的實(shí)施例中，一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)擴(kuò)張器前導(dǎo)/滯后繞組22并且另一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)分裂前導(dǎo)/滯后繞組22。再次在兩種情形中，裝置I然后均包括十二個(gè)繞組。再次，一個(gè)磁性子組件30的分支的擴(kuò)張器繞組V是同一裝置的另兩個(gè)磁性子組件30之一的分裂繞組S。如在圖8A中所示，再次情形，在該裝置的電路中的三條公共路徑中的每一條并不包含繞組。圖9A到9D示出其中每一個(gè)磁性子組件30包含用于每一個(gè)纏繞分支的兩個(gè)繞組22的另一個(gè)實(shí)施例。在圖9C的實(shí)施例中，每一個(gè)纏繞分支包含一個(gè)分裂繞組22和一個(gè)擴(kuò)張繞組22。在圖9D的實(shí)施例中，一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)擴(kuò)張器前導(dǎo)/滯后繞組22并且另一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)分裂滯后/前導(dǎo)繞組22。再次在兩種情形中，裝置I然后均包括十二個(gè)繞組。再次，一個(gè)磁性子組件30的分支的擴(kuò)張器繞組V是同一裝置的另兩個(gè)磁性子組件30之一的分裂繞組S。再次，如在圖9A中所示，在這種情形中，在該裝置的電路中的三條公共路徑中的每一條并不包含繞組。
圖IOA到IOD示出對(duì)圖9A到9D作出的相同考慮仍然對(duì)其有效的本發(fā)明的另一個(gè)
實(shí)施例。圖IlA到IlD示出其中每一個(gè)磁性子組件30對(duì)于每一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)繞組22的另一個(gè)實(shí)施例。在圖IlC的實(shí)施例中，每一個(gè)纏繞分支包含一個(gè)分裂前導(dǎo)繞組22和一個(gè)擴(kuò)張公共繞組22。在圖IlD的實(shí)施例中，一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)擴(kuò)張器公共繞組22并且另一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)分裂滯后/前導(dǎo)繞組22。在兩種情形中，裝置I然后均包括十二個(gè)繞組。在此情形中，如在圖9A中所示，在該裝置的電路中的該三個(gè)公共路徑中的每一條包含兩個(gè)擴(kuò)張器公共繞組并且每一條分裂路徑包含一個(gè)分裂繞組(前導(dǎo)或者滯后)。圖12A到12D示出對(duì)圖IIA到IlD作出的相同考慮仍然對(duì)其有效的本發(fā)明的另一 個(gè)實(shí)施例。圖13A到13E示出另一個(gè)實(shí)施例，其中每一個(gè)磁性子組件30包含三個(gè)繞組22，特別地一個(gè)纏繞分支包含一個(gè)繞組和再一個(gè)纏繞分支包含兩個(gè)繞組。該三個(gè)繞組22中的兩個(gè)是分裂繞組并且其余繞組是擴(kuò)張器繞組。圖13C到13E示出該三個(gè)繞組的可能的組合。在此情形中，裝置I包括九個(gè)繞組。再次，一個(gè)磁性子組件30的分支的擴(kuò)張器繞組V是同一裝置的另兩個(gè)磁性子組件30之一的分裂繞組S。如在圖13A中所示，在這種情形中，在該裝置的電路中的該三條公共路徑中的每一條并不包含繞組。圖14A到16E示出對(duì)圖13A到13E作出的相同考慮仍然對(duì)其有效的本發(fā)明的其它實(shí)施例。圖17A到17E示出其中再次裝置I包括九個(gè)繞組的另一個(gè)實(shí)施例。在此情形中，如在圖17A中所示，在該裝置的電路中的該三條公共路徑中的每一條包含一個(gè)擴(kuò)張器公共繞組并且每一個(gè)分裂路徑包含一個(gè)分裂繞組(前導(dǎo)或者滯后)。圖18A到18E示出對(duì)圖17A到17E作出的相同考慮仍然對(duì)其有效的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。換言之，根據(jù)繞組的總數(shù)，裝置I包括兩個(gè)類別如在對(duì)于磁性子組件30上的三個(gè)繞組示意所有可能組合的圖13A到18E中所示，第一類別由包括方f繞組的裝置構(gòu)成，即用于每一個(gè)磁性子組件30的三個(gè)繞組(在纏繞分支上的一個(gè)繞組和在另一個(gè)纏繞分支上的兩個(gè)繞組);如在對(duì)于磁性子組件30上的四個(gè)繞組示意所有可能組合的圖7A到12D中所示，第二類別由包括六二f繞組的裝置構(gòu)成，即用于每一個(gè)磁性子組件30的四個(gè)繞組(用于每一個(gè)纏繞分支的兩個(gè)繞組)。因?yàn)槟承┠芰磕軌虮淮鎯?chǔ)在該裝置的至少一個(gè)氣隙內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)中，所以能夠觀察到在電力網(wǎng)100的每一個(gè)電壓相量和磁性裝置的相應(yīng)的輸入電流Iu或者L2或者Iu之間的、圖3A所示的滯后角度或者相移角度δ。在此情形中，電感器的功能被集成在該裝置中。而且電感的值易于控制。磁性裝置I在功率轉(zhuǎn)換器中的使用允許使用12 二極管整流器并且因此消除第5階和第7階、第17階和第19階、第29階和第31階諧波。測(cè)試已經(jīng)示出總諧波失真(THD)能夠低于大約13%。例如在具有DC鏈路扼流圈的6 二極管整流器的情形中，諧波未被消除并且THD不高于40%。如在圖7Α、8Α···17Α和18Α的電路中所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置I包含屬于相L1、L2、L3的三條公共路徑和屬于相I (LI. I和LI. 2)、屬于相2 (L2. I和L2. 2)和相3 (L3. I和L3. 2)的六條分裂路徑。在另一實(shí)施例中，對(duì)于每一相，分裂路徑的數(shù)目能夠大于二。當(dāng)這個(gè)裝置在AC/DC功率整流器中使用并且然后電流從AC輸入流至DC輸出時(shí)，如上所述，裝置I作為相移電流分裂器工作。事實(shí)上，在公共路徑中流動(dòng)的電流被分裂成在分裂路徑中流動(dòng)的兩個(gè)或者更多相同但是相移的分量。在另一實(shí)施例中，分裂路徑的數(shù)目能夠是三個(gè)或者更多。有利地，裝置I能夠在DC/AC功率轉(zhuǎn)換器中使用。在這種情形中，電流從DC輸入流至AC輸出并且裝置I作為相移電流融合器工作。事實(shí)上，在分裂路徑中流動(dòng)的電流融合到公共路徑中。在此情形中，分裂路徑的數(shù)目也能夠是三或者更大。換言之，對(duì)于能夠連接到三相電力網(wǎng)100的三條輸入線路的每一個(gè)相，能夠使用相移電流分裂器/融合器裝置I。當(dāng)這個(gè)裝置作為分裂器工作時(shí)，它將輸入電流分裂成具有可控相移和振幅的兩個(gè)或者更多分裂電流；當(dāng)它作為融合器工作時(shí)，它將具有可控相移和振幅的兩個(gè)或者更多分裂電流組合成輸出電流。
根據(jù)本發(fā)明的裝置I的公共路徑能夠包括零(圖7A到IOA和13A到16A)、一個(gè)(圖17A和18A)或者兩個(gè)擴(kuò)張器繞組(圖IlA和12A)。每一條分裂路徑能夠包括一個(gè)分裂繞組(圖IlA到12A和17A到18A)或者一個(gè)分裂繞組和一個(gè)擴(kuò)張器繞組(圖7A到IOA和13A到16A)。根據(jù)在公共和分裂路徑中繞組的數(shù)目和位置，能夠構(gòu)建包括不同種類的裝置的分類。繞組的匝數(shù)被選擇成使得在分裂路徑中流動(dòng)的分裂電流的基本頻率分量的振幅是相同的并且在分裂電流的基本頻率分量之間的相移等于預(yù)定角度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)角度的值為30°。圖19示意包括根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的磁性構(gòu)件或者裝置I的AC/DC功率整流器。如概略地通過電容器Cd。的存在示意地，DC鏈路具有低阻抗。有利地，還能夠與高阻抗DC鏈路相組合地使用裝置I。即便DC鏈路具有低阻抗，如概略地通過電容器Cdc的存在示意地，在這種情形中也不要求另外的電感器400，因?yàn)槿缢枋龅?，集成裝置還集成了電感器功能。與在圖IA中示意的現(xiàn)有技術(shù)方案比較，在此情形中替代四個(gè)(電感器400和三個(gè)磁性裝置300)，僅僅使用一個(gè)裝置，并且替代四個(gè)磁性裝置，使用包括三個(gè)磁性子組件和兩個(gè)公共磁軛的一個(gè)磁性裝置。與現(xiàn)有技術(shù)比較，裝置I然后允許節(jié)約材料、成本和體積。裝置I具有六個(gè)輸出，因?yàn)樗鼘⑷齻€(gè)公共電流中的每一個(gè)分裂成兩個(gè)分裂電流。這些輸出中的六個(gè)被發(fā)送到12 二極管整流器。這些二極管的輸出如在圖19中所示地組合以形成DC輸出。在此情形中，在分裂路徑中流動(dòng)的兩個(gè)電流之間的相差的值等于30°，并且然后第5和第7階、第17階和第19階、第29階和第31階諧波被消除。每一個(gè)磁性子組件30能夠被視為屬于某個(gè)相在圖19中示意的實(shí)例中，第一磁性子組件30能夠被視為屬于LI的相，因?yàn)長(zhǎng)I的分裂電流在這個(gè)磁性子組件的電流輸出中流動(dòng)。如在圖19中由裝置I上方的箭頭指示地，功率流是單向的并且特別地它從AC流至DC。如所討論的那樣，還能夠在DC/AC逆變器中使用裝置I作為融合器。如描述地，在這種情形中裝置I作為電流融合器工作。DC/AC轉(zhuǎn)換器包括與12個(gè)二極管并聯(lián)的受控開關(guān)的12或者更大脈動(dòng)橋(pulse bridge)。在一個(gè)實(shí)施例中,這些有源開關(guān)是晶體管或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。驅(qū)動(dòng)電路被布置成改變有源開關(guān)的狀態(tài)。當(dāng)裝置I在DC/AC逆變器中使用時(shí)，它將每一對(duì)分裂電流融合成公共電流。在另一實(shí)施例中，將要融合的分裂電流的數(shù)目是九個(gè)或者更多。在三相電力網(wǎng)100和12脈沖整流器之間連接的裝置I產(chǎn)生預(yù)定方向的DC電流和預(yù)定極性的DC電壓。如果在12脈沖整流器中替代二極管地使用SCRJU DC電壓能夠改變它的值和極性。所得相控轉(zhuǎn)換器能夠作為AC/DC整流器或者DC/AC逆變器工作(二象限轉(zhuǎn)換器)。根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立方面，如在圖20中由裝置I上方的箭頭指示地，在轉(zhuǎn)換器中AC和DC部分之間的功率流能夠是雙向的。參考700事實(shí)上指示電力負(fù)荷和電源這兩者。在這種情形中，12脈沖整流器的每一個(gè)二極管具有并聯(lián)的受控開關(guān)以形成雙向前端。這些開關(guān)的控制電路未被示出。這種雙向前端功率轉(zhuǎn)換器能夠有利地被用于具有再生制動(dòng)器的列車、電動(dòng)車輛或 者升降機(jī)的馬達(dá)車輛的某些動(dòng)能和/或勢(shì)能(由于升高)能夠被轉(zhuǎn)換成有用的能量形式，而不是如傳統(tǒng)的電阻性制動(dòng)器那樣將其作為熱量耗散并且經(jīng)轉(zhuǎn)換的能量能夠被反饋到電力網(wǎng)中以由其它車輛使用。該低諧波雙向前端功率轉(zhuǎn)換器包括 -三相電力線100，
-如所描述的集成磁性裝置I，
-帶有反并聯(lián)二極管的一組12個(gè)有源或者受控開關(guān)，
-DC鏈路，
-DC電源或者一般DC負(fù)荷700。根據(jù)本發(fā)明的集成磁性裝置能夠有利地被用于電池充電或者與太陽(yáng)能面板相組合地使用或者用于公共照明領(lǐng)域中。使用這種集成裝置的優(yōu)點(diǎn)有
-減小諧波，
-高可靠性，
-低噪聲，即低EMI，
-高效率。
權(quán)利要求
1.一種用于低諧波三相前端的集成磁性裝置(I)，包括 -三個(gè)磁性子組件(30)，其中每一個(gè)磁性子組件(30)包括不帶氣隙的閉合磁環(huán)、兩個(gè)纏繞分支和至少三個(gè)繞組(22 )， -將所述三個(gè)磁性子組件(30)磁連接的至少一個(gè)第一公共磁軛(10 ；60,70 ;50)和至少一個(gè)第二公共磁軛(10’ ；60’，70’ ；50’)， -在所述三個(gè)磁性子組件(30)和所述至少一個(gè)第一公共磁軛(10 ；60,70 ;50)或者所述至少一個(gè)第二公共磁軛(10’ ；60’，70’ ；50’)之間的至少一個(gè)氣隙(40 ;40’)， -能夠連接到三相電力網(wǎng)(100)的三個(gè)電流輸入， -至少六個(gè)電流輸出，兩個(gè)電流輸出用于每一個(gè)電流輸入，所述電流輸出被電連接到所述三個(gè)電流輸入并且能夠連接到負(fù)荷(200 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成磁性裝置(1)，其中所述三個(gè)磁性子組件(30)中的每一個(gè)包括第一磁軛(35)和第二磁軛(35’)并且其中不帶氣隙的所述閉合磁環(huán)包括所述兩個(gè)纏繞分支、所述第一磁軛(35)和所述第二磁軛(35’)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2之一所述的集成磁性裝置(1)，其中所述三個(gè)磁性子組件(30)中的每一個(gè)包括在不帶氣隙的所述閉合磁環(huán)上組裝的兩個(gè)線軸(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3之一所述的集成磁性裝置(1)，其中所述三個(gè)磁性子組件(30)中的每一個(gè)具有相同的分支。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到3之一所述的集成磁性裝置(1)，其中進(jìn)入所述第一公共磁軛或者第二公共磁軛中的磁通之和為零。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5之一所述的集成磁性裝置(I)，包括兩個(gè)氣隙第一氣隙(40)在所述三個(gè)磁性子組件(30)和所述至少一個(gè)第一公共磁軛(10 ；60,70 ；50)之間并且第二氣隙(40’)在所述三個(gè)磁性子組件(30)和所述至少一個(gè)第二公共磁軛(10’;60’，70’；50’)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6之一所述的集成磁性裝置(I)，包括一個(gè)第一公共磁軛(10；50)和一個(gè)第二公共磁軛(10’ ；50’)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成磁性裝置(I)，其中所述第一公共磁軛(50)和所述第二公共磁軛(50’)具有三角形或者圓形或者多邊形形狀，其中所述三個(gè)磁性子組件(30)被以三角形或者圓形或者多邊形方式置放并且其中所述裝置(I)包括孔(80)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到8之一所述的集成磁性裝置(I)，其中所述第一公共磁軛(10)和所述第二公共磁軛(10’ )具有矩形形狀，并且其中所述三個(gè)磁性子組件(30)被對(duì)準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I到6之一所述的集成磁性裝置(1)，包括兩個(gè)第一公共磁軛(60，70)和兩個(gè)第二公共磁軛(60’，70’)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的集成磁性裝置(1)，包括兩個(gè)孔(90)。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的集成磁性裝置(1)，其中所述至少三個(gè)繞組(22)包括兩個(gè)分裂繞組(S)和一個(gè)擴(kuò)張器繞組(V)。
13.根據(jù)前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的集成磁性裝置(1)，對(duì)于每一個(gè)磁性子組件(30)包括四個(gè)繞組(22)，所述四個(gè)繞組包括兩個(gè)分裂繞組(S)和兩個(gè)擴(kuò)張器繞組(V)。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的集成磁性裝置(I)，其中當(dāng)所述裝置(I)被連接在所述三相電力網(wǎng)(100)和所述負(fù)荷(200)之間時(shí)，在每一個(gè)所述電流輸入中流動(dòng)的公共電流(Iu ；IL2 ；IL3)的每一個(gè)基本分量被分裂成在每一個(gè)所述電流輸出中流動(dòng)的、帶有預(yù)定相角(f )的兩個(gè)分裂電流(ISu、Isl.2 ；IS2.1> IS2.2 ；IS3.1> IS3.2)并且其中公共電流(〗U ； IL2 ；IL3)的所述每一個(gè)基本分量從所述三相電力網(wǎng)(100)的每一個(gè)電壓相量以滯后角度(δ )移位。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的集成磁性裝置(I)在AC/DC整流器中的使用，所述AC/DC整流器包括 -電力網(wǎng)(100)， -12脈沖整流器， -DC 鏈路(Cdc)， -一般DC負(fù)荷(17)。
16.根據(jù)前面權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的集成磁性裝置(I)在DC/AC逆變器中的使用，所述DC/AC逆變器包括12個(gè)受控開關(guān)。
17.—種低諧波雙向三相前端功率轉(zhuǎn)換器,包括 -三相電力線(100)， -根據(jù)權(quán)利要求I到14中任何一項(xiàng)所述的集成磁性裝置(I)， -帶有反并聯(lián)二極管的一組12個(gè)受控開關(guān)， -DC 鏈路(Cdc)， -DC電源或者一般DC負(fù)荷(700)。
全文摘要
一種用于低諧波三相前端(1)的集成磁性裝置包括-三個(gè)磁性子組件(30)，其中每一個(gè)磁性子組件(30)包括不帶氣隙的閉合磁環(huán)、兩個(gè)纏繞分支和至少三個(gè)繞組(22)；-將所述三個(gè)磁性子組件(30)磁連接的至少一個(gè)第一公共磁軛(10；60，70；50)和至少一個(gè)第二公共磁軛(10’；60’，70’；50’)；-在所述三個(gè)磁性子組件(30)和所述至少一個(gè)第一公共磁軛(10；60，70；50)或者第二公共磁軛(10’；60’，70’；50’)之間的至少一個(gè)氣隙(40；40’)；-能夠連接到三相電力網(wǎng)(100)的三個(gè)電流輸入；-至少六個(gè)電流輸出，兩個(gè)用于每一個(gè)相，所述電流輸出被電連接到所述三個(gè)電流輸入并且能夠連接到負(fù)荷(200)。該集成磁性裝置被設(shè)計(jì)用于低諧波三相雙向前端并且還被設(shè)計(jì)用于AC/DC和DC/AC功率轉(zhuǎn)換器。通過使用集成分裂器和電感器功能的僅僅一個(gè)裝置，它的使用使得能夠減小被吸收或者被注射到三相電力線的電流的諧波。與已知方案比較，減小了集成磁性裝置的成本、材料和尺寸。
文檔編號(hào)H02M1/12GK102948055SQ201080067302
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
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