CN100423418C - 电流补偿扼流圈和具有电流补偿扼流圈的电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电流补偿扼流圈，其具有至少两个布置在一个共同的芯上的绕组(W1，W2，W3)，该绕组分别具有输入端(E1，E2，E3)和输出端(A1，A2，A3)，该电流补偿扼流圈还具有在芯1上的附加的辅助绕组(WH)，辅助绕组具有输入端(EH)和输出端(AH)，其中在辅助绕组(WH)的输入端(EH)和输出端(AH)之间连接变化的阻抗(Z)。通过这个变化的阻抗扼流圈的衰减-或饱和特性可以匹配频率或负载。

Description

电流补偿扼流圈和具有电流补偿扼流圈的电路装置
技术领域
本发明涉及一种电流补偿扼流圈，其具有至少两个布置在一个共同的芯上的绕组，该绕组分别具有输入端和输出端，该扼流圈还具有附加的辅助绕组，该辅助绕组具有输入端和输出端。
背景技术
电流补偿扼流圈通常连接在网络和一个由网络供应电流的电气设备之间。通过这个扼流圈可以避免来自于网络中的设备的无线电干扰。如开头所述类型的电流补偿扼流圈优选地用于衰减非对称的干扰电流，该干扰电流例如由供电网中的变频器供电。通常每个连接在供电网上的设备对于供电网有反作用。在高频的反作用处称为无线电干扰。
来自文献DE 295 06 951 U1公知一种开头所述类型的电流补偿扼流圈，在辅助绕组的输入端和输出端之间连接一个电气电阻。利用辅助绕组达到这样的目的，减小非对称的电流，方法是连接在辅助绕组的接线上的电阻以非对称干扰电流的路径中的变流比的平方转换。在非对称电流路径中阻抗的耦合阻止非对称干扰电流的上升到高值并因此阻止扼流圈芯的饱和。
公知的电流补偿扼流圈有以下缺陷：辅助绕组的扼流圈的电感降低的效应不依赖于频率也不依赖于流过扼流圈的非对称电流发生(R＝常数)。因此，电阻不仅被电流峰值加载而且还是被持续地加载，并且必须针对相应的高负载设计。除此之外扼流圈的电感也在小的非对称电流处减少，在这种情况下芯的饱和还不是问题，由此扼流圈的抗干扰效应恶化。此外，辅助绕组的效应也不依赖于所应用的频率，以致阻抗必须吸收附加的由在频率范围中出现的干扰电流产生的损耗功率，在该频率范围中干扰电流不超过临界值。
发明内容
因而本发明的目的是，提供一种如开头所述类型的扼流圈，其具有改善的抗干扰效应。
根据本发明通过一个电流补偿扼流圈达到该目的。另外还给出了本发明的有利的结构和带电流补偿扼流圈的电路装置。
所述的电流补偿扼流圈具有至少两个布置在共同的芯上的绕组，这些绕组分别具有输入端和输出端，并具有在该共同的芯上的附加的辅助绕组，该辅助绕组具有输入端和输出端，其中在辅助绕组的输入端和输出端之间连接一个具有变化的阻抗的阻抗单元以控制该辅助绕组的感应饱和特性，所述阻抗单元的电抗不为零，其中该阻抗单元一方面被连接在该扼流圈的电流回路中，而另一方面与共同的芯上的绕组中的至少两个绕组的电流回路进行电连接，其中所述阻抗单元的阻抗取决于非对称电流的电流强度或频率，或者取决于非对称电流的电流强度和频率。
一个特定的绕组方向在此不是必要的。最简单的是，所有的包括辅助绕组的绕组同向敷设在芯上。但是这些绕组也可以反向敷设。在辅助绕组的输入端和输出端之间连接一个变化的阻抗，该阻抗的值通过诸如干扰电流和频率的影响参数而改变。
非对称干扰电流在本本发明的扼流圈的芯中产生磁通。该磁通影响辅助绕组中的电流并因此也影响通过连接在辅助绕组上的阻抗的电流。阻抗的值与DE 295 06 951 U1中已经公知的扼流圈相反而变化，依赖于流过该扼流圈的电流和/或该电流的频率。该阻抗再度以干扰电流的路径中的变流比的平方转变。
这个变化的阻抗可例如这样被选择，在小电流中该阻抗值小，而在高电流中值大。由此得出针对本发明的扼流圈的优点，在小的非对称电流中扼流圈的电感还是没有减少，由此改善扼流圈的抗干扰效应。
此外也可这样执行变化的阻抗，该阻抗依赖于频率而变化。例如可能的情况是，装设一个阻抗，该阻抗在低频时有小阻抗而在高频时有大阻抗。这有以下优点，当干扰电流出现在临界的、高的频率范围中时，本发明的扼流圈或变化的阻抗必须只吸收干扰电流产生的损耗功率。
在本发明的第一实施例中变化的阻抗是一个电感。通过连接在辅助绕组上的电感，在扼流圈电流路径中的依赖于频率的阻抗被输入耦合。该依赖于频率的阻抗有针对性地抑制了在低频时扼流圈的饱和，因为此处辅助绕组回路中的阻抗具备一个低的值，可是在高频时扼流圈就不影响。针对高频的不希望的干扰电流被抑制，因为那里的辅助绕组的阻抗特别大。因此通过辅助绕组产生的扼流圈的影响也是小的。这在抗干扰滤波器中的扼流圈处是尤其重要的，因为这种扼流圈在宽的频率范围中起作用了。
此外变化的阻抗可以是电感，该阻抗值依赖于流过电感的非对称电流。例如本身带有芯的绕组考虑为电感，该芯在通过绕组的高电流时进入饱和并接着降低绕组的电感。该绕组具有一个依赖于负载的特性。
如果干扰电流流过扼流圈，则在辅助绕组中感应电流，该电流也流过所连接的阻抗。通过很高的非对称干扰电流和辅助绕组中与此连接的高电流辅助绕组中的电感的芯材料进入饱和，由此辅助线圈的阻抗减小。这引起电流补偿扼流圈的电感更小，这在绕组的芯内产生更高的互感，并且这样扼流圈对于抗饱和更不敏感。在极端情况下，在很高的电流时，辅助绕组可以被看作是短路线圈，由此扼流圈对抗饱和不敏感。
在非对称电流减少时辅助电感的阻抗保持更大，由此辅助线圈对扼流圈芯的影响降低，这再度引起扼流圈的电感只降低了很少。
在本发明的另一个实施例中变化的阻抗可以是一个电容。通过辅助绕组的输入端与输出端之间引入的一个电容器同样可达到依赖于频率的特性。非对称干扰电流的频率越高，电容的阻抗就越小。因此扼流圈对高频电流的反应就越不敏感，因为在高频时借助辅助绕组饱和被减少，该辅助绕组产生互感。
在本发明的另一个实施例中变化的阻抗可以是一个由电容和电感组成的串联振荡回路。一种由电容和电感组成的串联振荡回路在通过电容或电感的值给出的频率f0处具有很小的阻抗，由此扼流圈的饱和特别是在频率f0处或者在频率f0附近有效地减少。
在本发明的另一个实施例中变化的阻抗是一个由电容和电感组成的并联振荡回路。一种由电容和电感组成的并联振荡回路在由电容和电感给出的频率f0处具有高阻抗。由此除了在频率f0范围中的频率以外的所有频率扼流圈芯的饱和被减少，这样的好处是，当流过扼流圈的所希望的非对称电流具有频率f0时，如在通过供电网络的信号传输的情况一样。
针对由电容和电感组成的并联-或串联振荡回路的所述例子对此可以，如果电感是具有自己的芯的绕组，则产生一个连接在辅助绕组上的依赖于负载的特性。
在本发明的另一个实施例中变化的阻抗是一个可控的有源器件。例如晶体管考虑为这样的有源器件，其中晶体管的发射极-集电极-段与辅助绕组的输入端和输出端之间的电阻串联。这样的晶体管在基极端可以例如借助调节来控制，该调节将非对称电流的在导向扼流圈的导线上测量的实际值与所期望的额定值比较，并相应地通过基极控制晶体管的发射极-集电极-段并因此执行通过调节控制的辅助绕组对扼流圈的影响。
此外本发明给出一个具有本发明的扼流圈的电路装置，其中电流补偿扼流圈的绕组的输入端连接在网络的相或零导体上而绕组的输出端与无线电干扰源连接。
这样的电路装置有这样的优点，根据本发明的电流补偿扼流圈，其辅助绕组与变化的阻抗相连接，得到由无线电干扰源产生的例如依赖于频率的网络干扰的有效的去耦合。
附图说明
根据实施例和所属的附图以下将进一步说明本发明。
图1示例性的以示意性的电路图示出具有辅助绕组的本发明的电流补偿的扼流圈。
图2到图6继续在示意性电路图中示出在根据图1的电流补偿的扼流圈中可应用的辅助电路。
图7在示意性电路图中示例性地示出本发明的电路装置。
具体实施方式
图1示出一个具有绕组W1、W2、W3的本发明的电流补偿的扼流圈。这些绕组W1、W2、W3绕在一个共同的芯1上。这种芯1可例如是一个环形芯。此外采用具有高导磁率的芯特别有利地起作用。每个绕组W1、W2、W3具有一个输入端E1、E2、E3和一个输出端A1、A2、A3。此外电流补偿的扼流圈具有辅助电路7，该辅助电路7包括一个辅助绕组WH。辅助绕组WH绕在扼流圈的共同的芯1上。该辅助绕组具有一个输入端EH和一个输出端AH。输入端EH和输出端AH之间连接变化的阻抗Z。在根据图1的电流补偿的扼流圈处这样缠绕的绕组W1、W2、W3，通过扼流圈的对称电流仅仅引起芯上的可忽略的感应。在辅助绕组WH处该感应是忽略不计的，如被选择的绕组方向。
图2示出应用于根据图1的电流补偿扼流圈的一个辅助电路7，其中相同的参考符号具有如图1中的相同的意义。同样也适用于下面的图。变化的阻抗在根据图2的实施例处是一个电感L，该电感是具有内置的、不同于芯1的自己的芯8的绕组。
在根据示出辅助电路7的图3的实施例的情况下，辅助阻抗是一个电容C。
在根据图4的实施例处变化的阻抗是由具有自己的芯8的电感L和电容C组成的并联振荡回路。
在根据图5的实施例处变化的阻抗是由一个电容C和一个电感L组成的串联振荡回路。根据图5的电感L在本发明的有利的实施例中实施为具有自己的芯8的线圈，由此可产生辅助绕组WH依赖于通过扼流圈的电流的特性或依赖于辅助绕组WH的电流的特性。
图6示出作为本发明的另一个实施例的一个辅助电路7应用于根据图1的装置中，其中变化的电阻是由电阻R和晶体管的发射极-集电极-段组成的串联电路。晶体管T可以在基极端由调节器4来控制，调节器4将实际值5与额定值6比较并将在基极端由晶体管T的发射极和集电极的电阻调节到合适的值5。实际值5可例如是在扼流圈上测量的非对称干扰。额定值6例如是最优的，借助辅助绕组WH可调节的扼流圈的饱和。
图7示出一个具有根据图1的本发明的电流补偿的扼流圈的电路装置，其中的绕组W1、W2、W3的输入端E1、E2、E3与网络2的相L1、L2、L3相连。在输出端电流补偿的扼流圈与无线电干扰源3相连。这种无线电干扰源3可例如是一个变频器。在此尤其是绕组W1、W2、W3的输出端A1、A2、A3与无线电干扰源3相连。图2涉及到一个电流补偿三重扼流圈。同样本发明可利用电流补偿的两倍扼流圈来实现，其中扼流圈在输入端与网络的相和零导体连接。根据图7还装设另一个电容Cw，该电容能改善来自无线电干扰源3的干扰电流的衰减。另一个电容Cw与地PE相连，同样与无线电干扰源3相连。
电流补偿三重环形芯扼流圈例如可具有一个环形芯。在该芯上安装绕组W1、W2、W3，其具有相同数量的线圈并由具有符合所要求的额定电流的金属丝制成。此外示例性的本发明的电流补偿扼流圈具有一个辅助绕组WH，具有所述的绕在芯上的线圈。这些绕组是由具有相应的横截面的金属丝制成的。变化的阻抗在一个实例中通过环形芯上的另一个绕组来实现。该另一个绕组是再度利用一个适合于出现的电流负载的金属丝横截面来实现。
通常说，原则上针对每一电流都可以实现本发明的扼流圈，其中只需注意根据热设计的必要的金属丝横截面。
参考标记列表
W1...W3绕组
E1...E3、EH输入端
A1...A3、AH输出端
WH辅助绕组
Z阻抗
L电感
C电容
R电阻
T晶体管
L1...L3相
Cw其他的电容
PE地
1芯
2网络
3无线电干扰源
4调节器
5实际值
6额定值
7辅助电路
8其他芯

Claims (9)

1. 电流补偿扼流圈，
具有至少两个布置在共同的芯(1)上的绕组(W1，W2，W3)，这些绕组(W1，W2，W3)分别具有输入端(E1，E2，E3)和输出端(A1，A2，A3)，
并具有在该共同的芯(1)上的附加的辅助绕组(WH)，该辅助绕组(WH)具有输入端(EH)和输出端(AH)，
其中在辅助绕组(WH)的输入端(EH)和输出端(AH)之间连接一个具有变化的阻抗的阻抗单元(Z)以控制该辅助绕组(WH)的感应饱和特性，所述阻抗单元(Z)的电抗不为零，
其中该阻抗单元一方面被连接在该扼流圈的电流回路中，而另一方面与共同的芯(1)上的绕组(W1，W2，W3)中的至少两个绕组的电流回路进行电连接，
其中所述阻抗单元(Z)的阻抗取决于非对称电流的电流强度或频率，或者取决于非对称电流的电流强度和频率。
2. 如权利要求1所述的扼流圈，
其中所述阻抗单元(Z)是电感(L)。
3. 如权利要求2所述的扼流圈，
其中所述电感(L)是一个具有自己的芯(8)的绕组。
4. 如权利要求1所述的扼流圈，
其中所述阻抗单元(Z)是电容(C)。
5. 如权利要求1所述的扼流圈，
其中所述阻抗单元(Z)是由电容(C)和电感(L)组成的串联振荡回路。
6. 如权利要求1所述的扼流圈，
其中所述阻抗单元(Z)是由电容(C)和电感(L)组成的并联振荡回路。
7. 如权利要求1所述的扼流圈，
其中所述阻抗单元(Z)是一个可控的有源器件(T)。
8. 如权利要求1至7之一所述的扼流圈，
其中所述共同的芯(1)是一个环形芯。
9. 具有如权利要求1至7之一所述的电流补偿扼流圈的电路装置，
其中所述至少两个布置在共同的芯(1)上的绕组(W1，W2，W3)的输入端(E1，E2，E3)与网络(2)的相(L1，L2，L3)或零导体相连，
并且其中所述至少两个布置在共同的芯(1)上的绕组(W1，W2，W3)的输出端(A1，A2，A3)与无线电干扰源(3)相连。
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TWI601370B (zh) * 2016-10-19 2017-10-01 An Improved Quasi Z-Source Converter

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