[发明专利]磁集成电感器

说明书

技术领域

本发明涉及电感器，尤其是涉及一种能够抑制共模电流的磁集成电感器。

背景技术

实现三相交流逆变输出的光伏逆变器、大功率UPS(不间断电源)、电机驱动变频器等部件，其输出电源电路中需要采用LC或LCL等的交流逆变输出无源LC滤波网络，来实现对输出电流的高频脉动成分的抑制，以达到对其输出的高次谐波及并网连接EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)的要求。为了进一步减小体积，降低产品的成本，各相的逆变交流电感采用三相耦合电感来取代每相各自独立的单一电感，成为逆变器设计者的重要选择。

如图1所示，为广泛应用的典型的三电平三相逆变器的电路结构，其中采用了LCL的π型AC滤波网络120，与逆变器的半导体开关网络110相连的为三相耦合式交流逆变电感器121，右侧与交流电网相连接的为三相低频(工频)滤波电感器123。为了有效改善电源的EMC效果，交流逆变电感器121后面的滤波电容器122，比如采用Y型接法或等效成Y型接法，其三相电容器的中点，通过机壳接地等的形式，最终被连接回到了逆变器直流端的电容器101中点。这样逆变器100的输出就形成了一个对地的零序电流回路，即出现了流经三相的交流逆变电感器121各相的电感电流之和不为零的现象。

这一零序电流的存在，使得逆变器系统对地的漏电流增大，严重时形成安全风险；另外，该电流从逆变器的电容器中点出发，通过高频逆变电路、交流逆变电感器121、滤波电容器122，最终回到直流侧的电容器101中点构成一个电流通路。这个零序电流，由于不输出而只在逆变器100内部循环流动，会加重半导体逆变桥臂、交流逆变电感器121的损耗，使得逆变器100的工作效率大幅消减，被流经的元件如交流逆变电感器121等还会出现严重的异常发热。

因此，期望可以减少电感器中的零序电流。另外，零序电流本质上为一种共模电流。在其他场合中，也存在抑制其他共模电流的需求。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是提供一种可以抑制共模电流的磁集成电感器。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种磁集成电感器，包括相对设置的上轭磁芯和下轭磁芯、设于该上轭磁芯和该下轭磁芯之间的至少二个带绕组的中柱磁芯、以及设于该上轭磁芯和该下轭磁芯之间的至少一个高导磁性磁芯，该至少二个中柱磁芯与该上轭磁芯和下轭磁芯构成多个第一磁路，该至少一个高导磁性磁芯与该上轭磁芯和下轭磁芯构成至少一个第二磁路，其中该高导磁性磁芯的相对磁导率大于或等于1000，且设该上、下轭磁芯的饱和磁通密度为Bs(B)，磁路有效截面积为Ae(B)，该高导磁性磁芯的饱和磁通密度为Bs(A)，磁路有效截面积为Ae(A)，则Ae(A)×Bs(A)≤Ae(B)×Bs(B)×50％。

在本发明的一实施例中，Ae(A)×Bs(A)≤Ae(B)×Bs(B)×10％。

在本发明的一实施例中，该中柱磁芯的数量为2-3个。

在本发明的一实施例中，该中柱磁芯的材料为硅钢片、非晶磁芯、铁氧体、铁硅或铁硅铝。

在本发明的一实施例中，该中柱磁芯包括非导磁的气隙。

在本发明的一实施例中，该高导磁磁芯与该上轭磁芯和该上轭磁芯的接触面间紧密结合，使该第二磁路基本上不包含气隙。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过选取使用极少量的高导磁性的材料，即可抑制电感器中共模电流的产生，避免给逆变器、电感器带来各种不良后果。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出三电平逆变及其典型的输出滤波电路。

图2示出常规三相耦合电感器结构。

图3示出本发明一实施例的磁集成式三相耦合电感器结构。

图4示出本发明一实施例的磁集成式三相耦合电感器等效原理示意图。

图5A-5D示出本发明的各种实施形态。

图6示出本发明另一实施例磁集成式三相耦合电感器结构。

具体实施方式

下面将描述本发明的磁集成电感器的示例性结构。