纹波处理装置

本公开涉及电力电子，尤其涉及一种纹波处理装置。

背景技术：

1、目前电力电子设备广泛应用于电能提供的各种场合，电力电子设备中功率开关器件所产生的纹波电流会对电能质量造成影响。

2、在电力电子技术中，电流谐波是一项重要的电能指标。在使用并网逆变器和有源电力滤波器等设备时，大的纹波电流会造成电流谐波指标超标。由此，需要减小由于使用并网逆变器和有源电力滤波器等设备，而导致的纹波电流。并且，在恒流输出类电源中，也需要尽量减小纹波电流。

3、纹波电流还会对用电设备造成不良影响。例如，纹波电流会增加电机的轴损和铁损，影响电机的使用寿命。并且，高频的纹波电流会对周围的电子设备造成电磁干扰，使测量设备带来测量误差，或者使控制设备产生误操作等。

4、在实现本公开发明构思的过程中，发明人发现，用于消除纹波的装置的磁性器件多，并且该用于消除纹波的装置的体积大。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开提供了一种纹波处理装置。

2、根据本公开的一个方面，提供了一种纹波处理装置，包括：全桥电路，与电源电连接；集成磁件，集成磁件包括连接的差模电感和多个滤波电感，差模电感与全桥电路电连接，以便通过经由差模电感传输的电流，在全桥电路中的晶体管导通前，消除晶体管的寄生电容的电荷，多个滤波电感与负载电连接；其中，全桥电路，用于处理来自电源的电流，得到输出电流；其中，集成磁件，用于通过多个滤波电感和多个滤波电感之间的漏感，对输出电流中的纹波电流进行过滤，得到目标电流，并向负载传输目标电流。

3、根据本公开的实施例，差模电感包括反向耦合的第一子差模电感和第二子差模电感；第一子差模电感的第一端与全桥电路的第一输出端电连接，第一子差模电感的第二端与第二子差模电感的第一端和多个滤波电感电连接，第二子差模电感的第二端与全桥电路的第二输出端电连接。

4、根据本公开的实施例，多个滤波电感包括第一滤波电感和第二滤波电感，第一滤波电感包括连接的第一子滤波电感和第二子滤波电感，第二滤波电感包括连接的第三子滤波电感和第四子滤波电感；集成磁件包括e形磁芯，e形磁芯包括通过横梁依次连接的第一磁柱、第二磁柱和第三磁柱，第一子滤波电感和第四子滤波电感均是通过绕组的形式设置在第一磁柱的，差模电感是通过绕组的形式设置在第二磁柱的，第二子滤波电感和第三子滤波电感均是通过绕组的形式设置在第三磁柱的；第一磁柱的绕组与第三磁柱的绕组绕制方向相反，以使第一滤波电感的磁通与第二滤波电感的磁通方向相反。

5、根据本公开的实施例，第二滤波电感通过隔直电容与负载电连接，以便通过隔直电容对第二滤波电感向负载输出的第二滤波电流中的直流电流进行过滤，输出经过滤的第二滤波电流，从而通过第一滤波电感输出的第一滤波电流和经过滤的第二滤波电流，得到目标电流。

6、根据本公开的实施例，第一子滤波电感的第一端与差模电感电连接，第一子滤波电感的第二端与第二子滤波电感的第一端电连接，第二子滤波电感的第二端与负载和第三子滤波电感的第一端电连接，第三子滤波电感的第二端与第四子滤波电感的第一端电连接，第四子滤波电感的第二端与负载电连接。

7、根据本公开的实施例，第一滤波电感向负载输出的第一滤波电流和第二滤波电感向负载输出的第二滤波电流之间存在目标相位差，以便在第一滤波电流和第二滤波电流均流经负载的情况下，基于相位差，得到已过滤纹波电流的目标电流。

8、根据本公开的实施例，第一滤波电感和第二滤波电感之间的漏感的漏感值满足如下公式(1)～(4)的情况下，第一滤波电流和第二滤波电流之间存在目标相位差：

9、l3＝l1×n×(1-n)               (1)

10、n＝ns/np                      (2)

11、np＝np1+np2                     (3)

12、ns＝ns1+ns2                     (4)

13、在公式(1)～(4)中，l3表示漏感值，l1表示第一滤波电感的电感值，np表示第一滤波电感的绕组匝数，np1表示第一子滤波电感的绕组匝数，np2表示第二子滤波电感的绕组匝数，ns表示第二滤波电感的绕组匝数，ns1表示第三子滤波电感的绕组匝数，ns2表示第四子滤波电感的绕组匝数。

14、根据本公开的实施例，集成磁件包括i形磁芯和e形磁芯，i形磁芯和e形磁芯之间设置有垫片，垫片用于形成i形磁芯和e形磁芯之间的气隙，通过调整气隙的长度，能调整漏感的漏感值。

15、根据本公开的实施例，全桥电路包括连接的第一半桥和第二半桥；在开关周期内，第一半桥的晶体管的导通时刻和第二半桥的晶体管的导通时刻之间间隔预定时段，以便在预定时段内，通过差模电感向第一半桥的晶体管和第二半桥的晶体管中较晚导通的晶体管传输电感电流。

16、根据本公开的实施例，第一半桥的晶体管与差模电感中的第一子差模电感电连接，第二半桥的晶体管与差模电感中的第二子差模电感电连接；在第一半桥的晶体管为较晚导通的晶体管的情况下，经由第一子差模电感向第一半桥的晶体管传输第一子差模电感的电流；在第二半桥的晶体管为较晚导通的晶体管的情况下，经由第二子差模电感向第二半桥的晶体管传输第二子差模电感的电流。

技术特征：

1.一种纹波处理装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述差模电感包括反向耦合的第一子差模电感和第二子差模电感；

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个滤波电感包括第一滤波电感和第二滤波电感，所述第一滤波电感包括连接的第一子滤波电感和第二子滤波电感，所述第二滤波电感包括连接的第三子滤波电感和第四子滤波电感；

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二滤波电感通过隔直电容与所述负载电连接，以便通过所述隔直电容对所述第二滤波电感向所述负载输出的第二滤波电流中的直流电流进行过滤，输出经过滤的第二滤波电流，从而通过所述第一滤波电感输出的第一滤波电流和所述经过滤的第二滤波电流，得到所述目标电流。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一子滤波电感的第一端与所述差模电感电连接，所述第一子滤波电感的第二端与所述第二子滤波电感的第一端电连接，所述第二子滤波电感的第二端与所述负载和所述第三子滤波电感的第一端电连接，所述第三子滤波电感的第二端与所述第四子滤波电感的第一端电连接，所述第四子滤波电感的第二端与所述负载电连接。

6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一滤波电感向所述负载输出的第一滤波电流和所述第二滤波电感向所述负载输出的第二滤波电流之间存在目标相位差，以便在所述第一滤波电流和所述第二滤波电流均流经所述负载的情况下，基于所述相位差，得到已过滤所述纹波电流的所述目标电流。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一滤波电感和所述第二滤波电感之间的漏感的漏感值满足如下公式(1)～(4)的情况下，所述第一滤波电流和所述第二滤波电流之间存在所述目标相位差：

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述集成磁件包括i形磁芯和e形磁芯，所述i形磁芯和所述e形磁芯之间设置有垫片，所述垫片用于形成所述i形磁芯和所述e形磁芯之间的气隙，通过调整所述气隙的长度，能调整所述漏感的漏感值。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述全桥电路包括连接的第一半桥和第二半桥；

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一半桥的晶体管与所述差模电感中的第一子差模电感电连接，所述第二半桥的晶体管与所述差模电感中的第二子差模电感电连接；

技术总结
本公开提供了一种纹波处理装置，可以应用于电力电子技术领域。该装置包括包括：全桥电路，与电源电连接；集成磁件，集成磁件包括连接的差模电感和多个滤波电感，差模电感与全桥电路电连接，以便通过经由差模电感传输的电流，在全桥电路中的晶体管导通前，消除晶体管的寄生电容的电荷，多个滤波电感与负载电连接；其中，全桥电路，用于处理来自电源的电流，得到输出电流；其中，集成磁件，用于通过多个滤波电感和多个滤波电感之间的漏感，对输出电流中的纹波电流进行过滤，得到目标电流，并向负载传输目标电流。

技术研发人员：汪雁,张哲
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13