CN101572163A - 电抗器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于交变电流的电抗器设备。对于每个交变电流，电抗器设备包括不同的线圈(105、107、105a、107a)以用于交变电流的正半周期和负半周期。借助于例如二极管的单向电部件(106、108、106a、108a)将交变电流的负和正半周期引导到不同的线圈。所有线圈被布置为在相同的方向上将共同的磁心元件(104)磁化。因此，从磁心元件的磁化的角度，交变电流的流动方向不重要。因此，电抗器设备的共模电感与差模电感大体上具有相同值。
Description
技术领域
本发明涉及用于交变电流的电抗器设备，且涉及用于为交变电流提供共模电感的方法。此外，本发明涉及具有电抗器设备的电转换器装置。
背景技术
与例如频率转换器的许多电转换器装置相结合，在逆变器桥和连接到逆变器桥的、例如电动马达的电系统之间，和/或在整流器桥和交变电压网络之间需要电感电抗器设备。电抗器设备可以被需要例如用于降低逆变器的输出电压的转换速率、过流保护、降低射频(RF)发射、降低共模电流、抑制扰动电流、和/或抑制电压和/或电流的谐波。
从抑制例如传导性RF干扰和杂散电流的角度，在许多应用中重要的是电抗器设备提供了足够的共模电感。杂散电流可以导致例如通过由频率变换器供电的旋转电机的轴承的有害电流。根据现有技术的常规三相电抗器设备包括三腿(leg)磁心元件，该磁心元件由磁性放大材料，即相对磁导率大于1(μr＞1)的材料制成。用于不同相的绕组围绕三腿磁心元件的各腿放置。因为磁心元件不提供用于共模磁通分量的封闭磁通路径，所以上述类型的电抗器设备的共模电感相对低，即共模电感和差模电感之间的比值低。因此，共模磁通分量必须经由空气和/或电抗器设备的其他结构流动。可以提供带有一个或更多的附加腿的磁心元件，以提供经过磁心元件的用于共模磁通分量的封闭磁通路径。根据现有技术的另一个常规三相电抗器设备包括五腿磁心元件。然而，此类解决方法增加了磁心元件的尺寸且因此增加了其重量。
公开文本US3353084披露了包括第一线圈和第二线圈的电抗器设备，所述第一线圈被布置为在相同的方向上将磁心元件磁化且具有互磁耦合(mutual magnetic coupling)，而所述第二线圈被布置为在相同的方向上将另一个磁心元件磁化且具有互磁耦合。该设备改进了差模电感，但不改进共模电感。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了适合于提供共模电感的新的电抗器设备。该电抗器设备包括：
-用于接收第一交变电流的第一交变电压端子，
-用于接收第二交变电流的第二交变电压端子，
-第一直流电压端子，
-第二直流电压端子，
-由磁性放大材料制成的磁心元件，
-在从第一交变电压端子到第一直流电压端子的第一电流路径上的第一单向电部件和第一线圈，
-在从第二直流电压端子到第一交变电压端子的第二电流路径上的第二单向电部件和第二线圈，
-在从第二交变电压端子到第一直流电压端子的第三电流路径上的第三单向电部件和第三线圈，和
-在从第二直流电压端子到第二交变电压端子的第四电流路径上的第四单向电部件和第四线圈，
其中：
-第一单向电部件和第二单向电部件被布置为响应于第一交变电流为正的情况而将第一交变电流引导到第一线圈，且响应于第一交变电流为负的情况而将第一交变电流引导到第二线圈，
-第三单向电部件和第四单向电部件被布置为响应于第一交变电流为正的情况而将第二交变电流引导到第三线圈，且响应于第一交变电流为负的情况而将第二交变电流引导到第四线圈，和
-第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈被布置为将磁心元件在相同的方向上磁化且具有互磁耦合。
电抗器设备的磁心元件在第一交变电流和第二交变电流二者的正和负的时间部分期间在相同的方向上被磁化。因此，从磁心元件磁化的角度，第一交变电流和第二交变电流的流动方向不重要。例如，如果忽略杂散磁通的影响，则在第一交变电流和第二交变电流具有相同的幅值和相同的相位-即不存在差模电流的情况中，和在第一交变电流和第二交变电流具有相同的幅值但具有相反的相位-即不存在共模电流的情况中，磁心元件大体上以相类似的方式被磁化。因此，电抗器设备的共模电感大体上具有与差模电感相同的值，且为获得共模电感的一定值，电抗器设备的尺寸且因此其重量可以小于在此文献中以上所述类型的常规电抗器设备的尺寸和重量。
此外，与本发明的某些实施例相结合，也在考虑到差模电感时，磁心元件的尺寸且因此重量可以制造为小于某些常规电抗器设备的磁心元件的尺寸和重量。例如，如果根据本发明的实施例的电抗器设备在其绕组中比提供相同的差模电感的常规三相电抗器设备具有大约多两倍的匝数，且如果磁心元件具有大体上相等的截面积，且如果在两个磁心元件内使用相同的最大磁通密度(T)，则根据本发明的实施例的三相电抗器设备的矩形磁心元件(U-I心)的重量可以制成为比所述常规三相电抗器设备的三腿磁心元件的重量大约轻40％。
根据本发明的第二方面提供了包括根据本发明的电抗器设备的新的电转换器装置。电转换器装置例如可以是逆变器、整流器和/或频率转换器。
根据本发明的第三方面，提供用于为交变电流提供共模电感的新的方法。该方法包括：
-如果第一交变电流为正，则将第一交变电流引导到第一线圈，以将由磁性放大材料制成的磁心元件以预先确定的方向磁化，
-如果第一交变电流为负，则将第一交变电流引导到第二线圈，以将磁心元件以预先确定的方向磁化，
-如果第二交变电流为正，则将第二交变电流引导到第三线圈，以将磁心元件以预先确定的方向磁化，和
-如果第二交变电流为负，则将第二交变电流引导到第四线圈，以将磁心元件以预先确定的方向磁化，
其中第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈具有互磁耦合。
本发明的多个示例性实施例在附带的从属权利要求中描述。
本发明的多种实施例对于结构和操作方法连同本发明的另外的目的和优点将从结合附图读取的具体的示例性实施例的如下描述中被最好地理解。
动词“包括”在此文献中用于开放性限制，不排除尚未叙述的特征的存在。在从属权利要求中叙述的特征相互自由地可组合，除非另外明确陈述。
附图说明
在下文中通过例子且参考附图更详细地解释了本发明的示例性实施例及其优点，其中：
图1 a和图1b示出根据本发明的实施例的电抗器设备的电路图，
图2示出根据本发明的实施例的多相电抗器设备的电路图，
图3示出根据本发明的实施例的电抗器设备的电路图，
图4示出根据本发明的实施例的多相电抗器设备的电路图，
图5示出根据本发明的实施例的电转换器装置的电路图，
图6示出根据本发明的实施例的电转换器装置的电路图，和
图7为根据本发明的实施例的用于为交变电流提供电感电抗的方法的流程图。
具体实施方式
图1a示出了根据本发明的实施例的电抗器设备的电路图。电抗器设备包括第一交变电压端子101和第二交变电压端子101a，用于从外部交变电压系统(Uac1，Uac2)接收第一交变电流iac1和第二交变电流iac2。不限制一般性的情况，交变电流iac1当在结合交变电压端子101示出的箭头的方向上流动时可以被限定为正。相应地，交变电流iac2当在结合交变电压端子101a示出的箭头的方向上流动时可以被限定为正。电抗器设备包括第一直流电压端子102和第二直流电压端子103，用于连接到外部直流电压系统(U+，U-)。电抗器设备包括在从第一交变电压端子101到第一直流电压端子102的第一电流路径上的第一单向电部件106和第一线圈105。电抗器设备包括在从第二直流电压端子103到第一交变电压端子101的第二电流路径上的第二单向电部件108和第二线圈107。电抗器设备包括在从第二交变电压端子101a到第一直流电压端子102的第三电流路径上的第三单向电部件106a和第三线圈105a。电抗器设备包括在从第二直流电压端子103到第二交变电压端子101a的第四电流路径上的第四单向电部件108a和第四线圈107a。
单向电部件106和108被布置为响应于交变电流iac1为正的情况将交变电流iac1引导到线圈105，且响应于交变电流iac1为负的情况将交变电流iac1引导到线圈107。相应地，单向电部件106a和108a被布置为响应于交变电流iac2为正的情况将交变电流iac2引导到线圈105a，且响应于交变电流iac2为负的情况将交变电流iac2引导到线圈107a。单向电部件106(106a)可以是能够用于允许电流在箭头iac1+(iac2+)示出的方向上流动且用于抑制在与箭头iac1+(iac2+)相反的方向上的电流的任何电部件。相应地，单向电部件108(108a)可以是能够用于允许电流在箭头iac1-(iac2-)示出的方向上流动且用于抑制在与箭头iac1-(iac2-)相反的方向上的电流的任何电部件。单向电部件106、108、106a和108a的每个例如可以分别是：二极管，晶闸管，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，双极晶体管，绝缘栅双极晶体管(IGBT)，或以上所述的电部件的两个或更多的组合。在附图中，二极管符号的一半用作一般性单向电部件的符号。
电抗器设备包括由磁性放大材料，即相对磁导率大于1(μr＞1)的材料制成的磁心元件104。磁心元件可以由铁磁材料或顺磁材料制成。磁心元件优选地由提供了低磁滞损耗的软磁材料制成，例如电钢片、软磁粉末、铁氧体等。线圈105、107、105a和107a被布置为在相同的方向上将磁心元件104磁化，且所述线圈被布置为具有互磁耦合。换言之，线圈105被布置为响应于交变电流iac1被引导到线圈105的情况将磁心元件104磁化，线圈107被布置为响应于交变电流iac1被引导到线圈107的情况在与线圈105相同的方向上将磁心元件104磁化，线圈105a被布置为响应于交变电流iac2被引导到线圈105a的情况在与线圈105相同的方向上将磁心元件104磁化，且线圈107a被布置为响应于交变电流iac2被引导到线圈107a的情况在与线圈105相同的方向上将磁心元件104磁化。在本发明的示例性实施例中，线圈105、107、105a和107a的每个能在磁心元件内生成主磁通，该主磁通穿透所有所述线圈。主磁通在图1a中标以Φ。
在交变电流iac1和iac2二者的负时间部分和正时间部分期间，磁心元件104在相同的方向上被磁化。因此，从磁心元件磁化的角度，交变电流iac1和iac2的流动方向不重要。例如，如果忽略杂散磁通的影响，则在其中交变电流iac1和iac2具有相同的幅值和相同的相位的情况中，即不存在差模电流([iac1-iac2]/2＝0)，且在其中交变电流iac1和iac2具有相同的幅值但具有相反的相位的情况中，即不存在共模电流([iac1+iac2]/2＝0)，磁心元件大体上以相类似的方式被磁化。因此，电抗器设备的共模电感大体上与差模电感相同。
图1b示出根据本发明的实施例的电抗器设备的电路图，其中单向电部件106、108、106a、108a相对于线圈105、107、105a、107a处于与图1a中示出的电抗器设备中的不同的位置。
图2示出根据本发明的实施例的多相电抗器设备的电路图。电抗器设备包括N个交变电压(Uac1，Uac2，...，UacN)端子201，201a，...，201b。交变电压端子201通过两个单向电部件206和208且通过两个线圈205和207以与图1a中示出的电抗器设备相同的方式耦合到第一直流电压端子202和第二直流电压端子203，在图1a中示出的电抗器设备中交变电压端子101通过单向电部件106和108以及线圈105和107连接到第一直流电压端子102和第二直流电压端子103。交变电压端子201a通过两个单向电部件206a和208a且通过两个线圈205a和207a以与图1a中示出的交变电压端子101通过单向电部件106和108以及线圈105和107连接到第一直流电压端子102和第二直流电压端子103的方式相同的方式耦合到第一直流电压端子202和第二直流电压端子203。交变电压端子201b通过两个单向电部件206b和208b且通过两个线圈205a和207a以与图1a中示出的交变电压端子101通过单向电部件106和108以及线圈105和107连接到第一直流电压端子102和第二直流电压端子103的方式相同的方式耦合到第一直流电压端子202和第二直流电压端子203。线圈205、207、205a、207a、...、205b和207b被布置为在相同的方向上将共同的磁心元件204磁化，且所述线圈被布置为具有互磁耦合。
在图2中，磁心元件204的形状是环形。磁心元件的形状例如也可以是矩形或多边形，多边形具有的角数与交变电压的相数一样多(例如，三角形用于三相交变电压)。多边形的每个边优选地专用于与一个交变电压相相关的线圈，例如线圈205和207可以围绕多边形的第一边缠绕，线圈205a和207a可以围绕多边形的第二边缠绕等等。
在根据本发明的实施例的电抗器设备内，磁心元件204被布置为形成磁隙213。磁隙可以含有例如空气、塑料或相对磁导率(μr)小于磁心元件204的材料的相对磁导率的一些其他材料。磁隙213的目的可以是将电抗设备的操作线性化。也可以使用多于一个的磁隙。
图3示出了根据本发明的实施例的电抗器设备的电路图。电抗器设备包括用于分别从外部交变电压(Uac1和Uac2)系统接收第一交变电流和第二交变电流的第一交变电压端子301和第二交变电压端子301a。电抗器设备包括用于连接到外部直流电压(U+，U-)系统的第一直流端子302和第二直流端子303。电抗器设备包括在从交变电压端子301到第一直流电压端子302的第一电流路径上的第一线圈305和第一单向电部件306。电抗器设备包括在从第二直流电压端子303到交变电压端子301的第二电流路径上的第二单向电部件308和第二线圈307。电抗器设备包括在从第二交变电压端子301a到第一直流电压端子302的第三电流路径上的第三单向电部件306a和第三线圈305a。电抗器设备包括在从第二直流电压端子303到第二交变电压端子301a的第四电流路径上的第四单向电部件308a和第四线圈307a。
单向电部件306和308被布置为响应于第一交变电流为正的情况将第一交变电流引导到线圈305，且响应于第一交变电流为负的情况将第一交变电流引导到线圈307。单向电部件306a和308a被布置为响应于第二交变电流为正的情况将第二交变电流引导到线圈305a，且响应于第二交变电流为负的情况将第二交变电流引导到线圈307a。线圈305、307、305a和307a被布置为在相同的方向上将磁心元件304磁化，且所述线圈被布置为具有互磁耦合。
单向电部件306在从第一交变电压端子301到第一直流电压端子302的电流路径上位于线圈305和第一直流电压端子302之间。单向电部件308在从第二直流电压端子303到第一交变电压端子301的电流路径上位于第二直流电压端子303和线圈307之间。单向电部件306a在从第二交变电压端子301a到第一直流电压端子302的电流路径上位于线圈305a和第一直流电压端子302之间。单向电部件308a在从第二直流电压端子303到第二交变电压端子301a的电流路径上位于第二直流电压端子303和线圈307a之间。
电抗器设备包括第一可控电开关310，该第一可控电开关310被布置以形成从第一直流电压端子302到位于单向电部件308和线圈307之间的电节点313的单向电流路径。电抗器设备包括第二可控电开关311，该第二可控电开关311被布置以形成从位于线圈305和单向电部件306之间的电节点314到第二直流电压端子303的单向电流路径。电抗器设备包括第三可控电开关310a，该第三可控电开关310a被布置以形成从第一直流电压端子302到位于单向电部件308a和线圈307a之间的电节点313a的单向电流路径。电抗器设备包括第四可控电开关311a，该第四可控电开关311a被布置以形成从位于线圈305a和单向电部件306a之间的电节点314a到第二直流电压端子303的单向电流路径。借助于可控电开关310、311、301a和311a，可以不仅在从交变电压端子301和301a到直流电压端子302和303的方向上，而且在从直流电压端子到交变电压端子的相反的方向上传输能量。
在本发明的此示例性实施例中，单向电部件306、308、306a和308a是二极管。可控电开关310、311、301a和311a的每个例如可以分别是：晶闸管，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，双极晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)，或以上所述的电部件的两个或更多的组合。在图3中，开关和箭头的符号的组合用作能形成可控单向电流路径的一般的可控电开关的符号。
图4示出了根据本发明的实施例的多相电抗器设备的电路图。电抗器设备包括N个交变电压(Uac1，Uac2，...，UacN)端子401、401a、...、401b。交变电压端子401通过两个单向电部件406和408、两个可控电开关410和411、以及两个线圈405和407以与在图3中示出的电抗器设备中相同的方式耦合到第一直流电压端子402和第二直流电压端子403，在图3中示出的电抗器设备中交变电压端子301通过单向电部件306和308、可控电开关310和311，以及线圈305和307连接到第一直流电压端子302和第二直流电压端子303。交变电压端子401a通过两个单向电部件406a和408a、两个可控电开关410a和411a、以及两个线圈405a和407a以与在图3中示出的交变电压端子301通过单向电部件306和308、可控电开关310和311、以及线圈305和307连接到第一直流电压端子302和第二直流电压端子303的方式相同的方式耦合到第一直流电压端子402和第二直流电压端子403。交变电压端子401b通过两个单向电部件406b和408b、两个可控电开关410b和411b、以及两个线圈405b和407b以与在图3中示出的交变电压端子301通过单向电部件306和308、可控电开关310和311、以及线圈305和307连接到第一直流电压端子302和第二直流电压端子303的方式相同的方式耦合到第一直流电压端子402和第二直流电压端子403。在本发明的此示例性实施例中，单向电部件406、408、406a、408a、...、406b、408b是二极管，且可控电开关410、411、410a、411a、...、410b和411b是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。线圈405、407、405a、407a，...，405b和407b被布置为在相同的方向上将共同的磁心元件404磁化，且所述线圈被布置为具有互磁耦合。
图5示出根据本发明的实施例的电转换器装置的电路图。电转换器装置包括电抗器设备550。电抗器设备的交变电压端子501、501a和501b构成用于将电转换器装置连接到负载551的端子。在图5中示出的示例性情况中，负载是三相交流马达。负载也可以是一些其他的电装置，例如感应加热器。电转换器装置的中间电路552耦合在电抗器设备的第一直流电压端子502和第二直流电压端子503之间。电抗器设备550具有矩形的磁心元件504。磁心元件504例如也可以是环形或三角形。电抗器设备550构成转换器单元的主电路，其能将能量从中间电路552传输到负载551，且优选地但非必需地也能将能量从负载传输到中间电路。所述转换器单元的控制系统在图5中未示出。电转换器装置进一步包括转换器单元553。转换器单元553例如可以是整流器，其被布置为将能量从交变电压网络554传输到中间电路552。转换器单元也可以是不仅能将能量从交变电压网络554传输到中间电路552而且能将能量从中间电路传输回到交变电压网络的装置。转换器单元553也可以包括根据本发明的实施例的电抗器设备。
图6示出根据本发明的实施例的电转换器装置的电路图。电转换器装置包括电抗器设备650。电抗器设备的交变电压端子601、601a和601b构成用于将电转换器装置连接到交变电压网络654的端子。电抗器设备650具有矩形磁心元件604。磁心元件604也可以例如是环形或三角形的。电转换器装置的中间电路652耦合在电抗器设备的第一直流电压端子602和第二直流电压端子603之间。电抗器设备650构成转换器单元的主电路，其能将能量从交变电压网络654传输到中间电路652，且优选地但非必需地也能将能量从中间电路传输回到交变电压网络。电转换器装置包括转换器单元653，该转换器单元653能将能量从中间电路652传输到负载651，且优选地但非必需地也能将能量从负载传输到中间电路。转换器单元653也可以包括根据本发明的实施例的电抗器设备。
在图5和图6中示出的电转换器装置是频率转换器。根据本发明的实施例的电转换器装置例如也可以是纯粹的逆变器或纯粹的整流器。在图5和图6中示出的电抗器设备550和650中，例如508和608的单向电部件是二极管，且例如511和611的可控电开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。单向电部件也可以是晶闸管、门极可关断晶闸管(GTO)、场效应晶体管(FET)、双极晶体管和/或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。可控电开关也可以是晶闸管(带有用于整流的辅助电路)，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，和/或双极晶体管。
图7是用于为第一交变电流iac1和第二交变电流iac2提供共模电感的根据本发明的实施例的方法的流程图。阶段701包括如果交变电流iac1为正(选择阶段710的“是”分支)则将交变电流iac1引导到第一线圈(例如，图1a中的105)，以将由磁性放大材料制成的磁心元件在预先确定的方向D上磁化。阶段702包括如果交变电流iac1为负(选择阶段710的“否”分支)则将交变电流iac1引导到第二线圈(例如，图1a中的107)，以将磁心元件在预先确定的方向D上磁化。阶段703包括如果交变电流iac2为正(选择阶段711的“是”分支)则将交变电流iac2引导到第三线圈(例如，图1a中的105a)，以将磁心元件在预先确定的方向D上磁化。阶段704包括如果交变电流iac2为负(选择阶段711的“否”分支)则将交变电流iac2引导到第四线圈(例如，图1a中的107a)，以将磁心元件在预先确定的方向D上磁化。第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈具有互磁耦合。
在根据本发明的实施例的方法中，第一单向电部件(例如图1a中的106)和第二单向电部件(例如图1a中的108)用于如果交变电流iac1为正则将交变电流iac1引导到第一线圈且如果交变电流iac1为负则将交变电流iac1引导到第二线圈。第一单向部件位于从第一交变电压端子(例如图1a中的101)到第一直流电压端子(例如图1a中的102)的电流路径上，且第二单向电部件位于从第二直流电压端子(例如图1a中的103)到第一交变电压端子的电流路径上。第三单向电部件(例如图1a中的106a)和第四单向电部件(例如图1a中的108a)用于如果交变电流iac2为正则将交变电流iac2引导到第三线圈且如果交变电流iac2为负则将交变电流iac2引导到第四线圈。第三单向部件位于从第二交变电压端子(例如图1a中的101a)到第一直流电压端子的电流路径上，且第四单向电部件位于从第二直流电压端子到第二交变电压端子的电流路径上。
在根据本发明的实施例的方法中，第一单向电部件、第二单向电部件、第三单向电部件和第四单向电部件分别是如下的一个：二极管，晶闸管，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，双极晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
在根据本发明的实施例的方法中，第一可控电开关(例如图3中的310)用于形成从第一直流电压端子(例如图3中的302)到位于第二单向电部件(例如图3中的308)和第二线圈(例如图3中的307)之间的电节点(例如图3中的313)的单向电流路径，且第二可控电开关(例如图3中的311)用于形成从位于第一线圈(例如图3中的305)和第一单向电部件(例如图3中的306)之间的电节点(例如图3中的314)到第二直流电压端子(例如图3中的303)的单向电流路径，且第三可控电开关(例如图3中的310a)用于形成从第一直流电压端子(例如图3中的302)到位于第四单向电部件(例如图3中的308a)和第四线圈(例如图3中的307a)之间的电节点(例如图3中的313a)的单向电流路径，且第四可控电开关(例如图3中的311a)用于形成从位于第三线圈(例如图3中的305a)和第三单向电部件(例如图3中的306a)之间的电节点(例如图3中的314a)到第二直流电压端子(例如图3中的303)的单向电流路径。
在根据本发明的实施例的方法中，第一可控电开关、第二可控电开关、第三可控电开关和第四可控电开关分别是如下的一个：晶闸管，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，双极晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
在根据本发明的实施例的方法中，除交变电流iac1和iac2之外，存在至少一个其它的交变电流。该至少一个其它的交变电流的每个基于该交变电流的流动方向(正或负)被引导到为该交变电流分配的两个线圈的一个，以将磁心元件在预先确定的方向D上磁化。被布置为将磁心元件磁化的线圈具有互磁耦合。
在以上给出的描述中提供的具体的例子不应解释为用作限制。因此，本发明不仅限制于以上所述的实施例。
Claims (11)
1、一种电抗器设备，包括：
用于接收第一交变电流的第一交变电压端子(101，201，301，401)，
用于接收第二交变电流的第二交变电压端子(101a，201a，301a，401a)
第一直流电压端子(102，202，302，402)，
第二直流电压端子(103，203，303，403)，
由磁性放大材料制成的磁心元件(104，204，304，404)，
在从所述第一交变电压端子到所述第一直流电压端子的第一电流路径上的第一单向电部件(106，206，306，406)，
在从所述第二直流电压端子到所述第一交变电压端子的第二电流路径上的第二单向电部件(108，208，308，408)，
在从所述第二交变电压端子到所述第一直流电压端子的第三电流路径上的第三单向电部件(106a，206a，306a，406a)，
在从所述第二直流电压端子到所述第二交变电压端子的第四电流路径上的第四单向电部件(108a，208a，308a，408a)，
在所述第一电流路径上的第一线圈(105，205，305，405)，
在所述第二电流路径上的第二线圈(107，207，307，407)，
在所述第三电流路径上的第三线圈(105a，205a，305a，405a)，和
在所述第四电流路径上的第四线圈(107a，207a，307a，407a)，
其中：
所述第一单向电部件(106，206，306，406)和所述第二单向电部件(108，208，308，408)被布置为响应于所述第一交变电流为正的情况而将所述第一交变电流引导到所述第一线圈(105，205，305，405)，且响应于所述第一交变电流为负的情况而将所述第一交变电流引导到所述第二线圈(107，207，307，407)，
所述第三单向电部件(106a，206a，306a，406a)和所述第四单向电部件(108a，208a，308a，408a)被布置为响应于所述第一交变电流为正的情况而将所述第二交变电流引导到所述第三线圈(105a，205a，305a，405a)，且响应于所述第一交变电流为负的情况而将所述第二交变电流引导到所述第四线圈(107a，207a，307a，407a)，
其特征在于：所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈被布置为将磁心元件在相同的方向上磁化且具有互磁耦合。
2、根据权利要求1所述的电抗器设备，其中所述电抗器设备除所述所述第一和第二交变电压端子(201，201a，401，401a)之外进一步包括至少一个其它的交变电压端子(201b，401b)，所述至少一个其它的交变电压端子的每个通过单向电部件(206b，208b，406b，408b)和线圈(205b，207b，405b，407b)耦合到所述第一直流电压端子(202，402)和所述第二直流电压端子(203，403)，其方式与所述第一交变电压端子(201，401)通过所述第一单向电部件(206，406)，所述第二单向电部件(208，408)，所述第一线圈(205，405)以及所述第二线圈(207，407)耦合到所述第一直流电压端子(202，402)和所述第二直流电压端子(203，403)的方式相同。
3、根据权利要求1所述的电抗器设备，其中所述磁心元件(104，204)具有环形形状。
4、根据权利要求1所述的电抗器设备，其中
所述第一单向电部件(306，406)在所述第一电流路径上位于所述第一线圈(305，405)和所述第一直流电压端子(302，402)之间，
所述第二单向电部件(308，408)在所述第二电流路径上位于所述第二直流电压端子(303，403)和所述第二线圈(307，407)之间，
所述第三单向电部件(306a，406a)在所述第三电流路径上位于所述第三线圈(305a，405a)和所述第一直流电压端子(302，402)之间，以及
所述第四单向电部件(308a，408a)在所述第四电流路径上位于所述第二直流电压端子(303，403)和所述第四线圈(307a，407a)之间，
所述电抗器设备进一步包括：
第一可控电开关(310，410)，所述第一可控电开关(310，410)被布置以形成从所述第一直流电压端子(302，402)到位于所述第二单向电部件(308，408)和所述第二线圈(307，407)之间的电节点(313)的单向电流路径，
第二可控电开关(311，411)，所述第二可控电开关(311，411)被布置以形成从位于所述第一线圈(305，405)和所述第一单向电部件(306，406)之间的电节点(314)到所述第二直流电压端子(303，403)的单向电流路径，
第三可控电开关(310a，410a)，所述第三可控电开关(310a，410a)被布置以形成从所述第一直流电压端子(302，402)到位于所述第四单向电部件(308a，408a)和所述第四线圈(307a，407a)之间的电节点(313a)的单向电流路径，和
第四可控电开关(311a，411a)，所述第四可控电开关(311a，411a)被布置以形成从位于所述第三线圈(305a，405a)和所述第三单向电部件(306a，406a)之间的电节点(314a)到所述第二直流电压端子(303，403)的单向电流路径。
5、根据权利要求4所述的电抗器设备，其中所述电抗器设备除所述第一和第二交变电压端子(401，401a)之外进一步包括至少一个其它的交变电压端子(401b)，所述至少一个其它的交变电压端子的每个通过单向电部件(406b，408b)，线圈(405b，407b)以及可控电开关(410b，411b)耦合到所述第一直流电压端子(402)和所述第二直流电压端子(403)，其方式与所述第一交变电压端子(401)通过所述第一单向电部件(406)，所述第二单向电部件(408)，所述第一线圈(405)，所述第二线圈(407)，所述第一可控电开关(410)以及所述第二可控电开关(411)耦合到所述第一直流电压端子(402)和所述第二直流电压端子(403)的方式相同。
6、根据权利要求1所述的电抗器设备，其中所述第一单向电部件，所述第二单向电部件，所述第三单向电部件和所述第四单向电部件分别是如下的一个：二极管，晶闸管，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，双极晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
7、根据权利要求4所述的电抗器设备，其中所述第一可控电开关，所述第二可控电开关，所述第三可控电开关和所述第四可控电开关分别是如下的一个：晶闸管，门极可关断晶闸管(GTO)，场效应晶体管(FET)，双极晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
8、一种电转换器装置，其特征在于，所述电转换器装置包括根据权利要求1所述的电抗器设备(550，650)。
9、根据权利要求8所述的电转换器装置，其中所述电抗器设备(650)的所述交变电压端子(601，601a，601b)构成用于将所述电转换器装置连接到交变电压网络(654)的端子，且所述电转换器装置的中间电路(652)耦合到所述电抗器设备的第一直流电压端子(602)和第二直流电压端子(603)。
10、根据权利要求8所述的电转换器装置，其中所述电抗器设备(550)的所述交变电压端子(501，501a，501b)构成用于将所述电转换器装置连接到负载(551)的端子，且所述电转换器装置的中间电路(552)耦合到所述电抗器设备的所述第一直流电压端子(502)和所述第二直流电压端子(503)。
11、一种用于为交变电流提供共模电感的方法，其特征在于，所述方法包括：
如果第一交变电流为正，则将所述第一交变电流引导(701)到第一线圈(105)，以将由磁性放大材料制成的磁心元件(104)以预先确定的方向磁化，
如果所述第一交变电流为负，则将所述第一交变电流引导(702)到第二线圈(107)，以将所述磁心元件以预先确定的方向磁化，
如果所述第二交变电流为正，则将所述第二交变电流引导(703)到第三线圈(105a)，以将所述磁心元件以预先确定的方向磁化，和
如果所述第二交变电流为负，则将所述第二交变电流引导(704)到第四线圈(107a)，以将所述磁心元件以预先确定的方向磁化，
其中所述第一线圈，所述第二线圈，所述第三线圈和所述第四线圈具有互磁耦合。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104599810A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-05-06 | 同济大学 | 一种可调整阻抗的差共模电感一体化滤波电感器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2790136A (en) * | 1955-12-08 | 1957-04-23 | Vickers Inc | Power transmission |
| US3353084A (en) | 1964-06-29 | 1967-11-14 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Regulatable rectifying apparatus |
| DE1513913C3 (de) * | 1965-02-17 | 1974-01-31 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zur Lieferung von Blindstrom in ein Wechselstromnetz |
| US3465233A (en) * | 1968-01-10 | 1969-09-02 | Ramsey Controls Inc | Self-commutating inverter |
| CN1037427A (zh) * | 1988-05-05 | 1989-11-22 | 海德罗-魁北克公司 | 带气隙的自调电抗的变压器 |
| JPH065448A (ja) * | 1992-06-22 | 1994-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | チョークコイルおよび電源装置 |
| CN2183635Y (zh) * | 1994-02-06 | 1994-11-23 | 周世恩 | 多功能电动机电抗起动器 |
| JP3230647B2 (ja) * | 1994-12-09 | 2001-11-19 | 株式会社安川電機 | 直流リアクトル |
| US7132812B1 (en) * | 2001-04-11 | 2006-11-07 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Integrated DC link choke and method for suppressing common-mode voltage in a motor drive |
| JP2005522978A (ja) * | 2002-04-15 | 2005-07-28 | 加林 ▲う▼ | 多機能電力変換器 |
| JP4626389B2 (ja) * | 2005-05-13 | 2011-02-09 | 富士電機システムズ株式会社 | 複合リアクトル |
| CN2901528Y (zh) * | 2006-06-09 | 2007-05-16 | 陈跃刚 | 电感值连续可调电抗器 |
-
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- 2009-03-13 US US12/403,610 patent/US8064225B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104599810A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-05-06 | 同济大学 | 一种可调整阻抗的差共模电感一体化滤波电感器 |
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