SE1250800A1 - Resonant converter - Google Patents

Abstract

Sammand rag En resonansbetingad elkraftsomriktare tillhandahalls. Den resonansbetingade elkraftsomriktaren en DC-kraftkalla (DC), en positiv DC-ledare (la), en nega- tiv DC-ledare (lb), en fasledare (e), och en elkraftsomriktande enhet (2) som är kopplad mellan DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e). Den elkraftsomriktande enheten innefattar: en forsta strOmstallare (Gp) som ar kopplad mellan den positiva DC-ledaren (la) och fasledaren (e) och en fOrsta diod (Dp) som ar parallellkopplad med den fOrsta stromstallaren (Gp), en andra stromstallare (Gn) som ar kopplad mellan den negativa DC-ledaren (lb) och fasledaren (e) och en andra diod (Dp) som är parallellkopplad med den andra stromstallaren (Gn). Den resonansbetingade elkraftsomriktaren innefattar vidare en resonansbetingad understOdjande switchningskrets (AUX) som ar kopplad mellan en matningsanslutning pa DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e), varvid den resonansbetingade understOdjande switch ningskretsen (AUX) innefattar: minst en induktor (L3) som ar seriekopplad med styrorgan (Sp, Sn) for styrning av den resonansbetingade switchningskretsen (AUX), och hjalpdioder (DAp, DAn) som ar seriekopplade med styrorganen (Sp, Sn). lnduktorn (L3) ar en strOmselektiv induktor som ar anpassad att mattas av strOmmar som flyter igenom induktorn vid normal drift sa aft induktorns (L3) induktans minskar.

Description

Tekniskt omrade Uppfinningen hanfor sig till elkraftsomriktare som anvander resonans kir att begransa effekten som behOvs for switchning.

Bakgrund Forluster upptrader i elkraftsomriktare eftersom ingen av komponenterna har ideala egenskaper. Fbrlusterna fbr in varme i elkraftskretssystemet, vilket utover energiforluster ger varmebelastning pa alla komponenter och 10 darmed minskar deras livslangd.

Det är Onskvart aft Oka elkraftsomriktarnas arbetsfrekvens eftersom den avgivna effekten da kan styras mer exakt. Aft Oka switchningsfrekvensen leder till lagre switchningsrippel och lagre komponentvarden, vilket i sin tur leder till ett kompaktare, lattare och mer kostnadseffektivt utfOrande av upp- finningen. Vidare mOjliggor minskat switchningsrippel eventuellt minskat EMI, vilket är i linje med mAlet for en strOmstallare som inte orsakar storningar. Dessutom mojliggor en hog switchningsfrekvens att hOgre frekvensstrommar alstras av elkraftsomriktaren, vilket breddar anvandningsomradet for omriktaren.

En frekvensOkning leder emellertid ocksa tilt okade switchningsforluster eftersom det mesta av fOrlusterna upptrader pa switchningscykelbasis. Aft tvinga transistorn att kommutera medan en strom flyter igenom den eller nar en potentialskillnad ligger Over den kraver energi som maste matas till transistorns styre. Aft minska strOmmen genom transistorn eller spanningen Over den minskar foljaktligen den sammanlagda ineffekten hos strOmstallaren och darmed den sammanlagda ineffekten till systemet.

Ett satt att minska farlusterna Over en viss strOmstallare är att med hjalp av urladdning av en kondensator lagga till en resonanskomponent till kretssystemet i vilket en strOm alstras av ett induktivt element. En krets som 30 anvander den har tekniken kallas resonansomriktare, och fOrfarandet att nytt- 2 ja resonans for aft underlatta kommutering kallas mjuk switchning. Det finns i allmanhet tva typer av mjuk switchning: lagspanningsswitchning och lagstrOmsswitchning. Lagspanningsswitchning innebar minimering av spanning-en eller potentialskillnaden Over strOmstallaren fOre kommuteringen, medan lagstromsswitchningen innebar minimering av strOmmen igenom strOmstallaren fore switchningen.

En lasning for mjuk switchning tillhandahalls i US 5047913 (De Donck- er et al.). De Doncker Wes* att styrda stramstallare anvands i det resonansbetingade understOdjande switch ningskretssystemet for aft f bukt med problemet med switchningsfOrluster hos aktiva anordningar i elkraftsomriktare. Minskningen av forluster i elkraftsomriktarna mOjliggOr drift vid hogre switchningsfrekvenser. De Doncker beskriver att den resonanta utspanningen kan understiga spanningen hos den motsatta skenan pa grund av komponentresistanser, ledningsforluster hos anordningen, och bristfallig drivpotential.

Som en foljd av detta kan nasta switchningsanordning som skall slas pa i vaxelriktarpolen switchas vid resonansspanningens toppvarde och maste som en foljd av detta absorbera en del switchningsfOrluster pa grund av att den slas pa vid en nollskild spanning, vilket aven inbegriper energin som toms ut fran kondensatorn.

Alla switchningslaster orsakar elektromagnetisk interferens (EMI), och hogspanningstillampningar, som till exempel aktiva filter, har sarskilt Mgt EMI. Bestammelser fordrar aft elektroniken inte sander ut EMI Over vissa varden och det är darfOr i sig ett viktigt mal att alstra mindre EMI. I applikationer dar omriktaren eller vaxelriktaren är kopplad direkt till kraftledningsnatet kan EMI-brus orsaka problem som normalt sett loses genom att anvanda elektromagnetiska kompatibilitetsfilter (EMC-filter). EMC-filter maste placeras seriekopplat med omriktaren och hanterar darmed hela strOmkapaciteten. Genom att minimera EMI:et sa kan EMC-filter elimineras fran omriktarformgivningen, vilket minskar storleken och kostnaden for kretssystemet.

En resonansomriktare innefattar tva huvudswitchningsanordningar per fas. Switchningsanordningarna har dioder som ar parallellkopplade med dem. Resonansomriktaren innefattar vidare en understOdjande resonansbetingad kommuteringskrets som inbegriper en understOdjande switchningsanordning 3 som ar seriekopplad med en induktor och en kondensator. Nar en diod switchas fran ett oledande till ett ledande tillstand och omvant finns en intrinsisk aterhamtningstid som orsakas av laddningsbarare som lagras i dioden, varvid dioden under denna aterhamtningstid kan leda i backriktningen eftersom 5 dioden inte uppnar sin blockkapacitet forran laddningen är utarmad i Over- *igen. Efterledningstiden ligger typiskt in intervallet 10 — 1000 ns, under vilken tid en efterledningsstrom flyter igenom dioden i backriktningen. EfterledningsstrOmmen medfOr Okat EMI-brus eftersom efterledningsstrOmmen tillsamman med kretssystemets reaktiva element alstrar overtoner, 10 varvid effekten kan bli betydande nar stora strommar switchas vid hog frekvens. FOr aft minska mangden farluster i systemet och Oka switchningshastigheten sa yore det fordelaktigt all erhalla en resonansomriktare i vilken problemet med diodernas efterledningsstrom är minskat.

Sammanfattning En resonansbetingad elkraftsomriktare till handahalls. Den resonansbetingade elkraftsomriktaren innefattar en DC-kraftkalla, en positiv DC-Iedare, en negativ DC-ledare, en fasledare, och en elkraftsomriktande enhet som är kopplad mellan DC-kraftkallan och fasledaren, varvid den elkraftsomriktande enheten innefattar: en fOrsta stromstallare som är kopplad mellan den positiva DC-Iedaren och fasledaren och en fOrsta diod som är parallellkopplad med den fOrsta stromstallaren, en andra stromstallare som är kopplad mellan den negativa DC-ledare och fasledaren och en andra diod som är parallellkopplad med den andra strOmstallaren.

Den resonansbetingade elkraftsomriktaren innefattar vidare en reso- nansbetingad understOdjande switchningskrets som är kopplad mellan en matningsanslutning pa DC-kraftkallan och fasledaren. Den resonansbetingade understodjande switchningskretsen innefattar: minst en induktor som är seriekopplad med styrorgan for styrning av den resonansbetingade under- stodjande switchningskretsen och hjalpdioder som ar seriekopplade med styrorganen, varvid den resonansbetingade understodjande switchningskretsen kannetecknas av att induktorn är en strOmselektiv induktor som ar an- 4 passad att: mattas av strommar som flyter igenom induktorn vid normal drift att induktorns induktans minskas.

Eftersom efterledningsstrOmmar flyter igenom hjalpdioderna och den stromselektiva induktorn befinner sig under mattnadsstrammen sA arbetar induktorn i sitt linjara omrkle som dampar strOmmen och fOljaktligen minskar efterledningsstrommen som flyter igenom hjalpstromstallaren, medan den daremot, vid normal drift, da' strammen hos hjalpstrOmstallaren flyter igenom induktorn och i framriktningen igenom hjalpdioderna, snabbt mattas vilket fgr induktorn att verka som en rent resistiv komponent.

Enligt en utfOringsform av den resonansbetingade elkraftsomriktaren ar induktansen hos den strOmselektiva induktorn anpassad att minskas till under 50% nar den mattas vid normal drift.

Enligt en utfOringsform äí induktansen hos den strOmselektiva induk- torn anpassad att minskas till under 20% nar den mattas vid normal drift.

Enligt en utforingsform är den strOmselektiva induktorn seriekopplad med en andra induktor som äí anpassad att ha en vasentligen konstant induktans vid normal drift nar den forsta stromselektiva induktorn är vasentligen mattad.

Enligt en utfOringsform ar den strOmselektiva induktorn anpassad att arbeta i dess vasentligen linjara omrkle nar en efterledningsstrom flyter igenom hjalpdioderna och den stromselektiva induktorn och arbeta med induktans som är minskad till under 50% av induktansen i det linjara omrklet nar en strom som är storre an efterledningsstrommen flyter i framriktningen vid normal drift.

Enligt en utfOringsform ar den strOmselektiva induktorn en induktor som innefattar magnetiskt material som ar anpassat att mattas magnetiskt efter att en strommangd har flutit igenom induktorn. Det magnetiska materialet kan vara en jarnkarna hos induktorn.

Enligt en utfOringsform ar den olinjara induktorn anpassad att mattas 30 av strommar som är vasentligen storre an efterledningsstrommen och vilka flyter i framriktningen sá att induktorn verkar som ett induktivt element med en induktans som ar lagre an 20 °A) av den forsta induktansen.

Enligt en utfOringsform 8r den olinjara induktorn en strOmselektiv induktor som innefattar magnetiskt material som ar anpassat att mattas magnetiskt efter aft en strOmmangd har flutit igenom den strOmselektiva induktorn. Att realisera den stromselektiva induktorn som en strOmselektiv induktor som 5 innefattar ett magnetiskt material som ar anpassat aft mattas magnetiskt ar eft billigt, enkelt och robust sail aft formge kretssystemet till uppfinningskonceptet. Det magnetiska materialet ar till exempel en jarnkarna hos induktorn. Enligt en utfOringsform är den strOmselektiva induktorn en induktor med en induktans i intervallet 1-10 pH, och enligt en annan utforingsform är 10 den strOmselektiva induktorn en induktor med en induktans i intervallet 3-7 pH.

Enligt en utfOringsform ar den strOmselektiva induktorn en induktor med en mattnadsstrom i intervallet 1-10 A och enligt en annan utforingsform ar den strOmselektiva induktorn en induktor med en mattnadsstrOm i interval- let 3-7 A, vilket salunda gor kretssystemet lampligt for mellanspanningskraftelektronikapplikationer.

Den resonansbetingade elkraftsomriktaren kan till exempel anvandas i eft aktivt filter eller en spanningstransformator.

Vanligen observera att alla utfOringsformer kan kombineras pa vilket 20 som heist satt.

Kort beskrivning av fiqurerna Uppfinningen beskrivs i det foljande med hanvisning till den exemplifierande ritningen, pa vilken: fig. 1 visar en krets for resonansswitchning da utstrOmmen switchas fran aft ha spanningen +V till aft ha spanningen -V, fig. 2 visar en krets for resonansswitchning da utstrOmmen switchas fran all ha spanningen +V till aft ha spanningen -V, fig. 3 visar en krets for resonansswitchning da utstrOmmen switchas 30 fran aft ha spanningen -V till att ha spanningen +V, fig. 4 visar eft diagram Over derivatorna av utstrOmmen, resonans- strOmmen, stegkantsdetektorsignalen och en referenssond nar switchningsk- 6 retsen som beskrivs i fig. 1 nyttjas till att switcha och utstrOmmen switchas fr5n att ha spanningen +V till att ha spanningen -V, fig. 5a, 5b visar en krets for resonansswitchning, innefattande en strOmselektiv induktor, da utstrOmmen switchas fr5n att ha spanningen +V till 5 att ha spanningen -V, fig. 6 visar ett diagram Over derivatorna av utstrOmmen, resonansstrOmmen, stegkantsdetektorsignalen och en referenssond nar switchningskretsen som beskrivs i fig. 3, innefattande den olinjara induktorn, nyttjas till att switcha och utstrOmmen switchas fr5n att ha spanningen +V till att ha span- ningen —V.

Fig. 7a visar en utfOringsform av en induktor med ett centralplacerat strOmselektivt parti.

Fig. 7b visar ett impedansdiagram hos induktorn enligt utfOringsformen som visas i fig. 7a.

Detallerad beskrivnino I det fOljande kommer grundprinciperna for resonansswitchning som realiserar en stromselektiv induktor att beskrivas med hjalp av ett exempel i enlighet med den atfOljande ritningen. Det torde inses att ritningen endast är 5skadliggOrande och inte pa nAgot salt begransar omfanget.

I de fOljande figurerna 5sk5dliggors elkraftsomriktaren for anvandning ett aktivt filter. Denna utfOringsform skall emellertid endast ses som ett exempel pa en anvandning av elkraftsomriktaren. Uppfinningskonceptet som definieras av kraven kan anvandas i alla applikationer i vilka en resonansbeting- ad elkraftsomriktare är fardelaktig.

Elkraftsomriktaren i ett aktivt filter alstrar en kompenserande strom som kompenserar for laster i ett Overtonsalstrande elkraftsystem. Genom att minska Overtonerna i det elektriska systemet sá minskar den reaktiva effekten som genereras och darmed minskas den totala energiforbrukningen. En ytter- ligare beskrivning av detaljerna hos ett aktivt filter aterfinns till exempel i US7289888 (Persson). Det elektriska systemet illustreras i de fOljande figurerna av en energiforsOrjningsenhet 4, en energiforbrukande last 5 och en huvudledare 3 for overforing av energi fr5n energiforsOrjningsenheten 4 till 7 den energifOrbrukande enheten 5. EnergiforsOrjningsenheten 4 kan till exempel utgOras av elkraftledningsnatet eller en transformator som minskar spanningen som tillfOrs fran huvudkraftledningsnatet. Den energiforbrukande lasten 5 kan till exempel utgOras av en elektrisk motor. Det aktiva filtret innefattar vidare en induktor L1 som omvandlar pulserna som alstras av strOmstallarna Gp, Gn till en kontinuerlig singal genom aft motarbeta forandringarna i strOm igenom filtret genom aft Over induktorn utveckla en spanning som är proportionell mot fOrandringstakten hos strOmmen i enlighet med I = -LdUidt. FOr Ott aktivt filter som ar konfigurerat for strOm pa 100 A är induktorn typiskt en in- duktor i spannet 200-250 pH.

Fig. 1 visar eft kretssystem for resonansbetingad elkraftsomriktning. Den resonansbetingade omriktaren innefattar tva huvudswitchningsanordningar Gp, Gn per fas. Switchningsanordningarna har dioder Dp, Dn som är parallellkopplade med desamma. Den resonansbetingade omriktaren innefat- tar vidare en understOdjande resonansbetingad kommuteringskrets AUX som inbegriper understOdjande switchningsanordningar Sp, Sn som är seriekopplade med en induktor L2 och en matningskoppling pa DC-kraftkallan (DC). DC-kraftkallan utgors enligt den har utfOringsformen av tva kondensatorer C. I den fOredragna utfaringsformen anvands IGBT:er pa grund av de hOga switchningsfrekvenserna bade till huvudswitchningsanordningen Gp, Gn och de understOdjande switchningsanordningarna Sp, Sn, men uppfinningen är lamplig fOr anvandning i manga andra typer av switchningsanordningar som till exempel (men inte begransat till) BJT:er, MOSFET:er, MCT:er, GTO:er eller IGCT:er. Fig. 1 beskriver funktionen hos resonansstromstallaren da strom ej flyter igenom L1. Extra strom behover matas till det resonansbetingade kretssystemet for att tvinga span ningen fran +V till -V. Som eft forsta steg i switchningscykeln slas strOmstallaren Gp av sa att strommen upphor att flyta fran den positiva ledningen +V. Spanningen i fasledaren e ar nu den positiva spanningen +V och det flyter ingen strom. StrOmstallaren Sp slas pa och slu- ter resonanskretsen sá aft kondensatorn C laddas ur Over stromstallaren Sp och dioden DAp och andrar saledes potentialskillnaden Over induktorn L2, vilket alstrar en strOm som leveras till fasledaren e. Resonanskretsen levererar foljaktligen en tvingande potential som är vasentligen lika med halva 8 spanningsskillnaden mellan -V och +V. Detta far potentialen i fasledaren e att sjunka mot -V, vid vilken tidpunkt det borjar flyta strom genom den negativa dioden Dn. Vid denna tidpunkt minskas potentialskillnaden Over den negativa strOmstallaren Gn sa att Gn kan switchas utan nagon spanning dartiver.

Fig. 2 visar ett andra alternativ i vilket syftet ar att switcha fran +V till -V nar en strOm flyter igenom L1. Den positiva stromstallaren Gp slas av, men eftersom L1 innehaller ett magnetfalt kommer den att fortsatta att driva en strOm 12 igenom den fran dioden Dn, vilket gar att spanningen i huvudledningen faller fran +V till -V sa att spanningsskillnaden for stromstallaren Gn minskas sa att strOmstallaren Gn kan switchas med mycket sma fOrluster.

Fig. 3 visar en tredje switch ningsfunktion enligt vilken switchningen utfOrs fran -V till +V nar en strOm flyter igenom induktorn L1. Den negativa stromstallaren Gn slas i ett forsta steg av, vilket far en strOm 13 som drivs av induktorn L1 att fortsatta att flyta igenom den negativa dioden Dn (betecknad som diodstrom Id). Sp slas pa och sluter darmed hjalpkretsen AUX som laddar ur C och driver en hjalpstrOm 14 med hjalp av L2, vilket far spanningen att Oka i huvudledningen och salunda minska spanningsskillnaden Over Gp. Nar spanningen Over Gp narmar sig noll sá slas Gp pa varvid strommen IGp bOrjar flyta igenom Gp och Sp slas ay.

I switchningsfOrloppet som beskrivs med hanvisning till fig. 1 nar dioden DAp (analog med DAn i andra switchningsfOrlopp) i hjalpstrOmstallaren switchas fran det ledande tillstandet till ett oledande tillstand har den pa grund av laddningsbarare som ar lagrade i dioden DAp en intrinsisk aterhamtningstid. Eftersom dioden DAp inte uppnar sin blockkapacitet forran laddningen ar utarmad i overgangen, kan dioden leda i backriktningen under den har aterhamtningstiden. Detta bringar strom att flyta i backriktningen igenom dioden DAp, eftersom induktorn L2 fortsatter att driva strom genom att fOrbruka energin som ar lagrad i induktorns L2 magnetfalt. Den har tiden kallas efterledningstid och ligger typiskt mellan 10 och 1000 ns.

Fig. 4 visar ett diagram Over spanningen has strOmmen som levereras av hjalpstromstallaren, angiven som 14, och hur hjalpstrommen driver ned spanningen 12 i fasledaren (e i fig. 1) till 0-potential fore switchning. Efterledningsverkan i dioden DAp kan ses i omradet a da spanningen drivs ner under 9 -V dá en oscillerande strOm flyter i backriktningen igenom dioden DAp da induktorn L2 fortsatter aft driva en strOm genom att farbruka energin som är lagrad i induktorns L2 magnetfalt. 11 ar en stegdetektorsignal och 13 ar en referenssond som inte ar kopplad till kretssystemet och daftr verkar som en antenn som fangar upp signaler som orsakas av EMI. Sasom framgar av referenssonden 13 alstrar switchningen vasentligt EMI som detekteras av referenssonden.

Den oscillerande efterledningsstrOmmen medfOr okat EMI-brus vars verkan kan vara betydande nar stora strOmmar switchas valdigt snabbt. Det yore fordelaktigt aft erhalla en resonansomriktare i vilken problemet med diodernas efterledningsstrom ar minskat fOr att minska mangden forluster i systemet och Oka switchningshastigheterna.

Fig. 5a visar en switchningskrets liknande kretsen som visas i fig. 1, varvid skillnaden utgors av en extra strOmselektiv induktor L3 med olinjara egenskaper vilken mattas av hjalpstrommen som flyter igenom den. En induktor ar ett elektriskt element som i proportion mot strOmmangden som flyter igenom induktorn lagrar energi i sift magnetfalt och som anvander energin fOr att motarbeta fOrandring i strommen som skapade magnetfaltet. En olinjar induktor eller stromselektiv induktor ar en induktor som har olinjara egenska- per vilket betyder att uppbyggnaden av magnetfaltet varierar med strommen som flyter igenom induktorn.

Den strOmselektiva induktorn L3 grundas p6 mattning av magnetiskt material som till exempel induktorns L3 jarnkarna (56 i fig. 5b). Jarnkarnan magnetiseras av uppbyggnaden av induktorns magnetfalt frAn strommen som passerar igenom spolens lindningar (59 i fig. 5b). Magnetfaltet linjerar upp jarnkarnans mikroskopiska magnetiska domaner vilket bringar deras magnetiska fait att vridas och linjeras parallellt med det yttre faltet. Ju mer strOm som flyter igenom induktorn desto kraftigare uppbyggnad av magnetfaltet och des-to mer linjeras de magnetiska domanerna. Nar fler och fler magnetiska do- maner linjeras sa minskas mangden av tillgangliga magnetiska domaner som kan linjeras tillsammans med okningen i strOm, och darmed de strOmselektiva induktorernas formaga att lagra energi i ett magnetfalt. Fullstandig magnetisk mattnad intraffar nar alla domaner ar upplinjerade s aft ytterligare okning av strOmmen som flyter igenom induktorn inte kan orsaka ytterligare linjering av magnetiska domaner.

Jarnkarnans 56 mattnad Or den resulterande induktansen till en funktion av den palagda strOmmen. lnduktorn L3 har en induktans pa 3 pH och en mattnadsstrOm pa 3 A, vilket betyder aft induktorn L3 har induktansen 3 pH for strommar under 3 A och induktansen 0 pH for palagda strOmmar Over 3 A. Nat den understodjande switchningsanordningen Sp sluter och bringar strom att flyta fran kondensatorn C igenom hjalpstromstallaren blir induktorn L3 snabbt mattad, vilket innebar aft den nu verkar som ett rent resistivt element.

Nar hjalpkretsen har drivit en strom som far spanningen i fasledningen aft minska till -V sa stangs strOmstallaren Gn, varvid strOmmen flyter fran den negativa ledaren lb till fasledaren e. Eftersom dioden DAp hos hjalpstromstallaren AUX fortfarande innehaller laddningsbarare, sa borjar en efterledningsstrbm aft flyta i den motsatta riktningen. EfterledningsstrOmmen orsakar en uppbyggnad av ett magnetfalt i induktorn L3 da efterledningsstrOmmen understiger mattnadsstrOmmen (i detta exempel 3 A), varvid induktorn sale-des arbetar i sift linjara omrade och dampar strOmmen och darmed minskar efterledningsstrOmmen som flyter igenom hjalpstrOmstallaren. Resultatet är att resonansstrOmmens (visas som 14 i figurerna 4 och 6) derivata kommer aft vara lagre, och aft efterledningsstrOmmens derivata kommer att vara lagre i det omrade i vilket induktorn L3 är aktiv eftersom den resulterande induktansen kommer aft vara L2 + L3. Eftersom efterledningsstrOmmens derivata kommer aft vara lagre sa kommer den sammanlagda efterledningsladdning som behaver tvingas bort fran dioden att vara lagre. Dessutom kommer oscil- lationerna hos strOmmen som levereras till fasledningen fran DC-kraftkallan att vara mindre vilket ger en stabilare kompenserande strom fran strOmstallaren.

Fig. 6 visar eft diagram Over samma switchningscykel som visas i diagram met i fig. 4 och som beskrivs nned hanvisning till fig. 1, i vilket den stram- selektiva induktorn (L3) är aktiv. Det framgar i omradet a, i spanningen 14', aft verkan av den oscillerande efterledningsstrOmmen minskas. Dessutom framgar det av omrade b aft oscillationerna has utstrOmmens 12' spanning minskas och aft stromstallaren darfOr tillhandahaller en stabilare och mer precis 11 avgiven effekt som minskar EMI. Minskningen i EMI framgar ocksa av referenssonden 13' eftersom ripplet som fangats upp av referenssonden är vasentligt lagre an i exemplet som visas i fig. 4.

Fig. 7a visar en utforingsform av en induktor 20 for anvandning i den resonansbetingade elkraftsomriktaren. Induktorn 20 innefattar en fOrsta induktor som innefattar en yttre jarnkarna 23 och ett flertal lindningar av ledaren 22 som är anpassad att verka som ett induktivt element (beskrivet som L2 i figurerna 1-3 och 5a) med vasentligen konstant induktans vid normal drift. Den forh6llandevis stora yttre jarnkarnan blir inte magnetiskt mattad vid normal drift och den yttre induktorn arbetar saledes i sift (vasentligen) linjara omrade vid normal drift. Induktorn 20 innefattar vidare en inre induktor som innefattar en inre jarnkarna 21 och ett enskilt lindningsvarv 22' av ledaren 22 som omlindar den centralplacerade jarnkarnan 21. Den inre induktorn (beskriven som L3 i fig. 5a) är anpassad aft verka som en strOmselektiv induktor som har en fOrsta induktans, vilken typiskt ligger i intervallet 3-7 pH nar en efterledningsstrOm flyter i backriktningen, da efterledningsstrOmmen typiskt understiger 3 A. Den strOmselektiva inre induktorn ar vidare anpassad att mattas av strommar som Jr vasentligen stOrre an efterledningsstrommen (typiskt Over 10 A) som typiskt flyter i framriktningen igenom dioderna Dap, DAn sá aft induktorn har en induktans som vid normal drift är p6tagligt lagre an induktansen nar efterledningsstrommar flyter igenom den strOmselektiva induktorn (foretradesvis lagre an 50 %, mer foredraget lagre an 20 °A) och mest foredraget lag-re an 20 %). Det andra induktiva elementet har typiskt en mattnadsstrom som ligger i intervallet 1-10 A, fOretradesvis 3-7 A.

Fig. 7b visar en impedanskurva has induktorn 20 enligt ufforingsformen som visas i fig. 7a. Kurvan for 1 lindningsvarv visar hur den strOmselektiva induktorns impedans är vasentligen noll nar strOm fran DC-kraftkallan flyter i framriktningen genom strom som flyter igenom induktorn (normal drift) eftersom induktorn ar vasentligen mattad och darfOr endast verkar som ett resistivt element. Nar den oscillerande efterledningsstrommen flyter igenom induktorn 20 ar impedansen av s6 star som 50 0 (vid 2 MHz) da induktorn verkar i sift linjara omrkle med den fOrsta impedansen eftersom kretssystemets efterledningsstrom understiger mattnadsstrOmmen has den strOmselektiva induktorn. 12 Den stromselektiva induktorn verkar darfOr i sill linjara omrade, dampar strOmmen, och saledes minskar efterledningsstrOmmen som flyter igenom hjalpstromstallaren.

Vanligen observera all de beskrivna utfOringsformerna inte begransar 5 uppfinningens omfang eftersom kretssystemet kan anpassas pa vilket som heist satt inom omfanget av de vidhangande kraven. 13

Claims (4)

PATENTKRAV 1. Resonansbetingad elkraftsomriktare innefattande: en DC-kraftkalla (DC), en positiv DC-ledare (la), en negativ DC-Iedare (1 b), en fasledare (e), och en elkraftsomriktande enhet (2) som är kopplad mellan DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e), varvid den elkraftsomriktande enheten innefattar: en forsta strOmstallare (Gp) som är kopplad mellan den positiva DC-Iedaren (la) och fasledaren (e) och en forsta diod (Dp) som är parallellkopplad med den fOrsta strOmstallaren (Gp), en andra stromstallare (Gn) som är kopplad mellan den negativa DC-Iedaren (lb) och fasledaren (e) och en andra diod (Dp) som är pa- rallellkopplad med den andra stromstallaren (Gn), och en resonansbetingad understbdjande switchningskrets (AUX) som ar kopplad mellan en matningsanslutning pa DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e), varvid den resonansbetingade understodjande switchningskretsen (AUX) innefattar: minst en induktor (L3) som är seriekopplad med styrorgan (Sp, Sn) for styrning av den resonansbetingade understOdjande switchningskretsen (AUX), samt hjalpdioder (DAp, DAn) som är seriekopplade med styrorganen (Sp, Sn), kannetecknad av aft induktorn (L3) är en strOmselektiv induktor som är anpas- sad aft mattas av strommar som flyter igenom induktorn vid normal drift sa att induktorns (L3) induktans minskas. 2. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 1, varvid induktansen has den strOmselektiva induktorn är anpassad aft minskas till mindre an 50 % nar den mattas vid normal drift. 14 3. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 1, varvid induktansen hos den strOmselektiva induktorn är anpassad aft minskas till mindre an 20 % nar den mattas vid normal drift. 5 4.Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 1, varvid den strOmse- lektiva induktorn (L3) ar seriekopplad med en andra induktor (L3) och varvid den andra induktorn ar anpassad aft ha en vasentligen konstant induktans vid normal drift nar den fOrsta strOmselektiva induktorn ar vasentligen mattad. 5. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 1, varvid den stromse- lektiva induktorn (L3) ar anpassad aft: 1. arbeta i sift vasentligen linjara omrade nar en efterledningsstrOm flyter igenom hjalpdioderna och den strOmselektiva induktorn (L3), och 2. arbeta med induktans minskad till mindre an 50% av induktansen i 15 det linjara omradet nar en strom flyter i framriktningen vid normal drift. 6. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av kraven 1-5, varvid den strOmselektiva induktorn (L3) ar en induktor (L3) som innefattar magnetiskt material (56) som ar anpassat aft bli magnetiska mattat after aft en 20 strOmmangd har flutit igenom induktorn (L3). 7. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 6, varvid det magnetiska materialet ar en jarnkarna (56) hos induktorn (L3). 25 8.Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de foregaende kraven, varvid den strOmselektiva induktorn har en induktans som ar i dess linjara omrade i intervallet 1-10 pH. 9. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de foregaende kraven, varvid den strOmselektiva induktorn har en induktans som ar i dess linjara omrade i intervallet 1-10 H. 10. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de fdregaende kraven, varvid den strornselektiva induktorn är en induktor med en mattningsstram i intervallet 1-10 A. 5 11.Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nAgot av de faregaende kraven, varvid den stromselektiva induktorn är en induktor med en mattningsstrOm i intervallet 3-7 A. 12. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de fitireg6ende kraven, avsedd all anvandas i ett aktivt filter. T 4. 31. 4 11 DCI A- - a.555555555555555555555555555555555555555555555555,55555,5555,/, A 41, A LII A -FV 2/7 DC 1 AUX -■, Dp eGP Ll 12 C ::Sp DAp _L

1. 7—(>1—L2

2. 14—Nc-r DAn Sn C—:: c--- Dn 3 -v -1b e = +V DC

3.

4. c"-- s e= -V DC