[发明专利]集成电感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电感器装置，并且特别涉及在电力逆变器的三相交流(AC)滤波器中使用此装置以向电网供电。

背景技术

来自化石燃料的不断增加的能源成本刺激了可再生能源的获得。进而，例如在欧盟中的很多国家存在降低温室气体生产排放的法律规定。由于可再生能源经常以电流的形式生成，而电流可以使用现有的能量传输基础设施，所以，对可再生能量转换器而言，有必要与传输系统参数相匹配。例如，需要电网中供给的电能与诸如电压、频率以及相角等参数相匹配。通常地，这通过使用电力逆变器实现，电力逆变器借助于电力电子换向电路形成正确成形的一相至三相电流。除基本的50赫兹(Hz)或60Hz电网频率之外，由逆变器提供的电流经常含有不想要的高频分量。通过使用有时也称为正弦滤波器的滤波电路，实现了高频电流分量的部分消除。这样的滤波器通常含有与电容器结合的电感器。

可再生能源的盈利能力不仅由生成系统的成本来决定，而且由该系统的效率来决定，该发电系统包括：能量源(例如光伏发电机)和逆变器、以及其他部件。因此，允许电感部件的尺寸和/或重量减小的任何改进都在关注的范围内。尺寸和/或重量的减小不仅使得节约了特定材料，也降低了功率损耗。

专利文献US 7,830,235描述了一种集成电感器装置，该集成电感器装置在耦合到燃料电池的逆变器的直流(DC)输入级使用。该电感器装置含有与磁环相关联的电感元件，其中，邻接的磁环共享通用磁芯工件。由于这种设计，与分离式电感器相比，集成电感器装置的总重量减少了。根据专利文献US 7,830,235的解决方案是针对DC/DC转换器而提出的。来自DC电源的能量通过将其传输到电感元件中的一个进行升压，然后，在打开DC输入级中的开关元件后，传送给其更高的电压。由于给电感器提供能量所要求的时间比将能量传送到负载所需要的时间长，故为了减少时间而不限制能量向负载的传送，将电感器增至三倍。根据专利文献US7,830,235，绕组设置在磁隙(例如气隙)的周围，其分隔不同的磁芯元件，这导致了气隙周围的边缘通量带来的额外的功率损耗。此外，使用复杂形状的磁芯元件将增加制造成本。

发明内容

希望提供一种没有上述讨论的缺点的集成电感器装置。

通过本发明申请的一种集成电感器装置以及对这样的装置的使用来实现这个目标。根据本发明的集成电感器装置具有彼此并排设置成一排的至少三个磁环，以及与磁环中的每一个相关联的至少一个绕组。磁环由单独磁芯元件以及共享磁芯元件形成，单独磁芯元件中的每一个是磁环中的一个磁环的一部分，共享磁芯元件中的每一个是磁环中的两个邻近的磁环的一部分。由磁隙将共享磁芯元件与单独磁芯元件分离，并且至少一个绕组中的每一个设置在单独磁芯元件中的一个的周围。

由于绕组定位在单独磁芯元件上，相应地，绕组不缠绕在磁隙的周围。因此，由于磁隙，边缘通量不影响绕组，从而减少了磁损耗，并且增强了电感器装置的效率。此外，因为共享磁芯元件是两个邻近磁环的一部分，所以产生了重量降低。

在集成电感器装置的有利实施例中，共享磁芯元件设置成与单独磁芯元件垂直。这样使得装置的组装简单。

在集成电感器装置的另一个有利实施例中，单独磁芯元件和共享磁芯元件具有相同的横截面积。这样使得最大程度节约了材料。

在集成电感器装置的另一个有利实施例中，与磁环中的两个相邻的磁环相关联的绕组具有不同的绕组感应(sense of winding)。这样，当集成电感器装置作为三相AC滤波器使用时，共享磁芯元件中的最大磁通量不超过单独磁芯元件中的最大磁通量。

在集成电感器装置的另一个有利实施例中，共享磁芯元件和/或单独磁芯元件是立方体块状物。特别优选地，所有的磁芯元件都是立方体块状物，或者是两个或多于两个立方体块状物的组合，甚至更优选地，所有的磁芯元件都具有相同的尺寸和/或材料。这样，用以生产和储存的成本可以减少。

在集成电感器装置的另一个有利实施例中，单独磁芯元件和/或共享磁芯元件由堆叠以形成层状结构的冲压硅钢片制成，或者由铁氧体或层状磁性非晶态金属或者磁性材料的烧结粉末制成。进一步优选地，承载绕组的单独磁芯元件由磁性材料的烧结粉末制成，并且所有其他单独磁芯元件和共享磁芯元件都由高磁导率材料制成。

在集成电感器装置的另一个有利实施例中，磁隙用介电隔片填充。在又一个有利实施例中，绕组缠绕在绕线管上。进一步优选地，绕线管具有用于固定共享磁芯元件的工具。这些特征使得装置的安装简单。