一種基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器，包括鐵芯、永磁體、直流繞組L和續流二極管D，永磁鐵和鐵芯組成環形結構；自直流繞組L的A端至直流繞組L的B端按照右旋方向纏繞在鐵芯上；永磁體的N極位于靠近直流繞組L的A端一側，永磁體的S極位于靠近直流繞組L的B端一側,續流二極管D與直流繞組L并聯。本實用新型基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器的應用是將該直流回路電流變化率抑制器的A端和B端串聯在電力電子功率轉換電路的直流部分。本實用新型可以有效地抑制電力電子功率變換電路直流測發生短路時的故障電流變化率，使電路保護裝置能夠有充分作用時間，極大地提高電路的安全性、可靠性和經濟性。
【專利說明】
一種基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種電力電子器件保護裝置，尤其涉及一種新型的電磁部件。
【背景技術】
[0002 ]各個領域中均廣泛使用了電力電子技術中的功率變換電路，如逆變電路，DC/DC電路等。隨著社會的發展與高電壓大電流裝置的增加，此類電路中直流測出現的過電流常造成電路器件的損壞，如何有效地避免此類損壞就顯得尤為重要。然而采用過電流繼電器或快速熔斷器保護的動作時間往往需要幾百毫秒，而許多器件的承受過電流時間卻是微秒級另IJ，例如IGBT承受4-5倍額定電流時必須在10微秒內關斷，目前尚未發現可以在微妙級切斷主電路的保護裝置。
【實用新型內容】
[0003]針對功率變換器各類電力電子器件瞬時過電流損壞的現象，利用磁飽和特性研制開發一種直流回路電流變化率抑制器，有效地限制電流的增長速率，確保常規保護裝置(熔斷器FU)有充足的時間切斷故障電路，保護電力電子器件的安全運行，提高功率變換電路的可靠性。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型提出一種基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器，包括鐵芯、永磁體、直流繞組L和續流二極管D，所述永磁鐵和鐵芯組成環形結構;所述直流繞組L的兩端分別為A端和B端，自所述直流繞組L的A端至所述直流繞組L的B端按照右旋方向纏繞在所述鐵芯上;所述永磁體的N極位于靠近所述直流繞組L的A端一側，所述永磁體的S極位于靠近所述直流繞組L的B端一側，所述續流二極管D與所述直流繞組L并聯。
[0005]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0006]本實用新型利用鐵磁材料的磁飽和特性，構成非線性電感，運用于日益廣泛的電力電子功率變換電路，解決電力電子器件可靠運行的關鍵技術難題，涉及到學科交叉和基本材料特性的科學問題，為工程技術領域提供一類新型電磁部件。電力變換器廣泛應用在工業及社會各領域，本實用新型基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器可以有效地抑制電力電子功率變換電路直流測發生短路時的故障電流變化率，使電路保護裝置能夠有充分作用時間，極大地提高電路的安全性、可靠性和經濟性。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器的結構示意圖；
[0008]圖2是圖1所示直流回路電流變化率抑制器用于三相AC-DC-AC電路中的連接示意圖；
[0009]圖3是圖2所示直流回路電流變化率抑制器應用效果示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本實用新型進行解釋說明，并不用以限制本實用新型。
[0011]如圖1所示，本實用新型一種基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器，包括鐵芯、永磁體、直流繞組L和續流二極管D，所述永磁鐵和鐵芯組成環形結構;所述直流繞組L的兩端分別為A端和B端，自所述直流繞組L的A端至所述直流繞組L的B端按照右旋方向纏繞在所述鐵芯上;所述永磁體的N極位于靠近所述直流繞組L的A端一側，所述永磁體的S極位于靠近所述直流繞組L的B端一側，所述續流二極管D與所述直流繞組L并聯。
[0012]當電路發生短路故障時，瞬時短路過電流在微秒級時間內就可達到損壞電力電子器件的閾值，而電路保護裝置動作時間往往都在毫秒級，因而難以滿足正常切斷故障電流的需要。
[0013]本實用新型基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器的應用，將如圖1所示的基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器的A端和B端串聯在電力電子功率轉換電路的直流部分。如圖2所示，所述電力電子功率轉換電路是一三相AC-DC-AC電路，所述三相AC-DC-AC電路包括三相電源、三相整流電路、三相逆變電路和濾波電容C，該三相AC-DC-AC電路的直流輸入端還設有熔斷器FU，將所述基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器通過A端和B端串入在所述三相AC-DC-AC電路的直流側。
[0014]當有電流通過時，直流繞組L在鐵芯中產生磁場，而由所述永磁鐵和鐵芯組成的環形結構的鐵芯磁路中的永磁體磁性與該直流繞組L產生的磁性相反。圖3示出了鐵芯飽和區和非線性區，當該三相AC-DC-AC電路處于無故障工作狀態時，直流測電流的值較小，產生的磁場與永磁體的磁場疊加后，使鐵芯仍處于深度飽和狀態(見圖3中標識的飽和區)，直流繞組呈現低阻抗，電流產生的反電勢很小，可以忽略。
[0015]當三相AC-DC-AC電路出現短路故障，直流測電流超過某一限定值時，鐵芯退出飽和狀態，進入到非線性區(見圖3中-m到m之間)，直流繞組呈現高阻抗，限制電流快速變化，使其變化到警戒值時間增大至毫秒級，從而保護后面三相逆變電路中器件(即圖2中所示的V1-V6)動作，使熔斷器FU有足夠時間進而斷開主電路。
[0016]盡管上面結合附圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內。
【主權項】
1.一種基于磁飽和特性的直流回路電流變化率抑制器，其特征在于，包括鐵芯、永磁體、直流繞組L和續流二極管D，所述永磁鐵和鐵芯組成環形結構;所述直流繞組L的兩端分別為A端和B端，自所述直流繞組L的A端至所述直流繞組L的B端按照右旋方向纏繞在所述鐵芯上;所述永磁體的N極位于靠近所述直流繞組L的A端一側，所述永磁體的S極位于靠近所述直流繞組L的B端一側，所述續流二極管D與所述直流繞組L并聯。
【文檔編號】H02H9/02GK205681113SQ201620571751
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201620571751.3, CN 201620571751, CN 205681113 U, CN 205681113U, CN-U-205681113, CN201620571751, CN201620571751.3, CN205681113 U, CN205681113U
【發明人】吳愛國, 張海瑋
【申請人】天津大學