[发明专利]功率变换电路

说明书

一种功率变换电路，其包括三相电感及开关变换单元，三相电感的第一端电性耦接至开关变换单元中的一相的桥臂中点，第二端电性耦接至三相交流电源的一相上，且三相电感集成于一磁性组件，其包括：相对平行设置的两磁轭；依次间隔设置的第一、第二与第三绕线柱，均位于两磁轭之间，第二绕线柱位于第一与第三绕线柱之间；以及三个绕组，一一对应的绕设于第一、第二和第三绕线柱上，分别用于形成三相电感中的一相电感，且流过每一绕组的工频电流相位相差120°。当向其中的每一绕组施加一参考电流时，即参考电流从每一绕组的第一端流入并从第二端流出，其参考电流在第一与第三绕线柱上激励的磁通具有第一参考方向，在第二绕线柱上激励的磁通具有与第一参考方向相反的第二参考方向。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种功率变换电路。

背景技术

对于电力电子技术领域的三相电路，除了开关管、控制芯片等元器件以外，通常还包括一定数量的电容和电感。例如三相逆变电路或三相功率因数校正(PFC)电路中的逆变电感或PFC电感，常规的做法是采用三颗独立的电感分别接入三相支路中，此时磁性元件的体积和重量均较大，为了减小电感的体积、重量和成本，进一步发展出了具有三相三柱结构或三相五柱结构的集成电感。

现有三相三柱结构的集成电感中，出于对三相工频(即电网频率为50Hz或60Hz，亦可能有一定的偏差如+/-2Hz等，余同，不赘述)电流矢量和为0(随即三个绕线磁柱上的三相工频磁通矢量和也为0)的追求，其绕线柱上的三个绕组一般采用相同的绕线方式或接线方式，因而三个绕组的参考磁通方向相同，即同一时刻，在流过三个绕组的三相工频电流平衡的情况下，工频磁通的矢量和为0，但由于三相中开关管动作所形成的高频磁通分量无固定时序关系，其矢量和无法保持为0，从而会导致电感上的纹波电流较大。

另外，现有三相五柱结构的集成电感中，其磁芯包括有三个绕线柱和两个非绕线柱，其中两个非绕线柱可以设置于三个绕线柱的两两之间(即为“内置式”)，也可以放置于三个绕线柱的两端外侧(即为“外置式”)。无论是“内置式”还是“外置式”方案，现有的三个绕线柱之间都近似解耦，即非绕线柱往往被设置成解耦柱，解耦柱的磁通大，相应地其体积也较大，通常为不开气隙或无分布气隙的磁柱，且通常采用高磁导率的磁芯材料，即非绕线柱提供等效低磁阻磁通路。若解耦柱采用低磁导率的合金粉芯材料，其也无法避免纹波电流较大的问题。

综上，在现有的三相电感的设计中，无论是独立元件，还是集成元件都存在一定的缺陷，独立元件的体积大、重量重；三相三柱结构的集成电感的等效电感量小，导致电流纹波大；三相五柱集成电感的三个绕组形成的磁通参考方向也设置为一致，且非绕线柱为采用高磁导率材料的解耦柱，导致应用受限，使磁件的设计不够灵活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的采用集成电感的功率变换电路，可以解决现有技术的一个或多个缺陷。

为了实现上述目的，依据本申请的一实施例，本申请提供了一种功率变换电路，其包括三相电感以及一开关变换单元，所述三相电感中的每一相电感的第一端电性耦接至所述开关变换单元中一相桥臂的中点，第二端电性耦接至一三相交流电源的一相上，且所述三相电感集成于一磁性组件。所述磁性组件包括：相对平行设置的两磁轭；依次间隔设置的一第一绕线柱、一第二绕线柱与一第三绕线柱，均位于所述两磁轭之间，所述第二绕线柱位于所述第一绕线柱与所述第三绕线柱之间；以及三个绕组，一一对应绕设于所述第一绕线柱、所述第二绕线柱与所述第三绕线柱上，分别用于形成所述三相电感中的一相电感，且流过所述三个绕组中每一绕组之间的工频电流相位相差120°。其中，当向所述三个绕组中每一绕组施加一参考电流时，所述参考电流从所述三个绕组的每一绕组的第一端流入并从第二端流出，所述参考电流在所述第一绕线柱与所述第三绕线柱上激励的磁通具有一第一参考方向，在所述第二绕线柱上激励的磁通具有一第二参考方向，所述第二参考方向与所述第一参考方向相反。

在本申请的一实施例中，所述磁性组件还包括：一附加柱，位于所述两磁轭之间。

在本申请的一实施例中，所述附加柱的材质为合金粉芯。