SE537227C2 - Resonansomriktare - Google Patents

Abstract

Sammandrag En resonansbetingad elkraftsomriktare tillhandahalls. Den resonansbetingade elkraftsomriktaren en DC-kraftkalla (DC), en positiv DC-ledare (la), en nega- tiv DC-ledare (1 b), en fasledare (e), och en elkraftsomriktande enhet (2) som är kopplad mellan DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e). Den elkraftsomriktande enheten innefattar: en fOrsta strOmstallare (Gp) som ar kopplad mellan den positiva DC-ledaren (la) och fasledaren (e) och en fOrsta diod (Dp) som ar parallellkopplad med den forsta stromstallaren (Gp), en andra strOmstallare (Gn) som är kopplad mellan den negativa DC-ledaren (1 b) och fasledaren (e) och en andra diod (Dp) som ar parallellkopplad med den andra stromstallaren (Gn). Den resonansbetingade elkraftsomriktaren innefattar vidare en resonansbetingad understOdjande switchningskrets (AUX) som är kopplad mellan en matningsanslutning pa DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e), varvid den resonansbetingade understodjande switch ningskretsen (AUX) innefattar: minst en induktor (L3) som Jr seriekopplad med styrorgan (Sp, Sn) for styrning av den resonansbetingade switchningskretsen (AUX), och hjalpdioder (DAp, DAn) som är seriekopplade med styrorganen (Sp, Sn). lnduktorn (L3) ar en strOmselektiv induktor som ar anpassad aft mattas av strommar som flyter igenom induktorn vid normal drift sa aft induktorns (L3) induktans minskar.

Description

Tekniskt onnrade Uppfinningen hanfor sig till elkraftsomriktare som anvander resonans for att begransa effekten som behovs for switchning.

Bakgrund Forluster upptrader i elkraftsomriktare eftersom ingen av komponenterna har ideala egenskaper. Forlusterna for in varme i elkraftskretssystemet, vilket utover energiforluster ger varmebelastning pa alla komponenter och 10 armed minskar deras livslangd.

Det är onskvart att Oka elkraftsomriktarnas arbetsfrekvens eftersom den avgivna effekten da kan styras mer exakt. Att oka switchningsfrekvensen leder till lagre switchningsrippel och lagre komponentvarden, vilket i sin tur leder till ett kompaktare, lattare och mer kostnadseffektivt utforande av upp- finningen. Vidare mOjliggOr minskat switchningsrippel eventuellt minskat EMI, vilket är i linje med malet for en stromstallare som inte orsakar storningar. Dessutom mojliggor en hog switchningsfrekvens att hOgre frekvensstrOmmar alstras av elkraftsomriktaren, vilket breddar anvandningsomradet f6r omriktaren.

En frekvensokning leder emellertid ocksa till okade switchningsforluster eftersom det mesta av forlusterna upptrader pa switchningscykelbasis. Att tvinga transistorn att kommutera medan en strom flyter igenom den eller nar en potentialskillnad ligger over den kraver energi som nnaste nnatas till transistorns styre. Att nninska strommen genom transistorn eller spanningen Over den nninskar foljaktligen den sammanlagda ineffekten hos stromstallaren och darmed den samnnanlagda ineffekten till systemet.

Ett satt att minska forlusterna over en viss stromstallare är att med hjalp av urladdning av en kondensator lagga till en resonanskomponent till kretssystemet i vilket en strom alstras av ett induktivt element. En krets som anvander den har tekniken kallas resonansomriktare, och forfarandet att nyttja resonans f6r att underlatta kommutering kallas mjuk switchning. Det finns i allmanhet tva typer av mjuk switchning: lagspanningsswitchning och lag- 1 537 227 stronnsswitchning. Lagspanningsswitchning innebar nnininnering av spanning-en eller potentialskillnaden over stromstallaren fore kommuteringen, medan lagstromsswitchningen innebar minimering av strommen igenom stromstallaren fore switchningen.

En losning for mjuk switchning tillhandahalls i US 5047913 (De Donck- er et al.). De Doncker foreslar att styrda stromstallare anvands i det resonansbetingade underst6djande switchningskretssystemet f6r att fà bukt med problemet med switchningsforluster hos aktiva anordningar i elkraftsomriktare. Minskningen av forluster i elkraftsomriktarna mojliggor drift vid h6gre switchningsfrekvenser. De Doncker beskriver att den resonanta utspanningen kan understiga spanningen hos den motsatta skenan pa grund av komponentresistanser, ledningsfOrluster hos anordningen, och bristfallig drivpotential. Som en -1610 av detta kan nasta switchningsanordning som skall slas pa i vaxelriktarpolen switchas vid resonansspanningens toppvarde och maste som en -160 av detta absorbera en del switchningsforluster pa grund av att den sib's pa vid en nollskild spanning, vilket aven inbegriper energin som toms ut fran kondensatorn.

Alla switchningslaster orsakar elektromagnetisk interferens (EMI), och hogspanningstillampningar, som till exempel aktiva filter, har sarskilt hogt EMI. Bestammelser fordrar att elektroniken inte sander ut EMI over vissa varden och det är darfor i sig ett viktigt mal att alstra mindre EMI. I applikationer dar onnriktaren eller vaxelriktaren är kopplad direkt till kraftledningsnatet kan EMI-brus orsaka problem som normalt sett loses genom att anvanda elektromagnetiska kompatibilitetsfilter (EMC-filter). EMC-filter maste placeras serie- kopplat med omriktaren och hanterar armed hela stromkapaciteten. Genom att minimera EMI:et sa kan EMC-filter elimineras fran omriktarformgivningen, vilket minskar storleken och kostnaden for kretssystemet.

En resonansomriktare innefattar tva huvudswitchningsanordningar per fas. Switchningsanordningarna har dioder som ar parallellkopplade med dem.

Resonansomriktaren innefattar vidare en underst6djande resonansbetingad kommuteringskrets som inbegriper en understodjande switchningsanordning som är seriekopplad med en induktor och en kondensator. Nar en diod switchas fran ett oledande till ett ledande tillstand och omvant finns en intrinsisk 2 537 227 aterhanntningstid som orsakas av laddningsbarare som lagras i dioden, varvid dioden under denna aterhamtningstid kan leda i backriktningen eftersom dioden inte uppnar sin blockkapacitet forran laddningen är utarmad i over- gangen. Efterledningstiden ligger typiskt in intervallet 10 — 1000 ns, under 5 vilken tid en efterledningsstrom flyter igenom dioden i backriktningen. Efterledningsstrommen medfor okat EMI-brus eftersom efterlednings- strommen tillsamman med kretssystemets reaktiva element alstrar overtoner, varvid effekten kan bli betydande nar stora strom mar switchas vid hog frekvens. For att minska mangden forluster i systemet och 6ka switchningshas- tigheten sa yore det fordelaktigt att erhalla en resonansomriktare i vilken problemet med diodernas efterledningsstrom är minskat.

Sammanfattning En resonansbetingad elkraftsomriktare tillhandahalls. Den resonansbe- tingade elkraftsomriktaren innefattar en DC-kraftkalla, en positiv DC-ledare, en negativ DC-ledare, en fasledare, och en elkraftsomriktande enhet som är kopplad mellan DC-kraftkallan och fasledaren, varvid den elkraftsomriktande enheten innefattar: en forsta stromstallare som är kopplad mellan den positiva DC-ledaren och fasledaren och en forsta diod som är parallellkopplad med den forsta stromstallaren, en andra stromstallare som är kopplad mellan den negativa DC-ledare och fasledaren och en andra diod som är parallellkopplad med den andra stronnstallaren.

Den resonansbetingade elkraftsomriktaren innefattar vidare en reso- nansbetingad underst6djande switchningskrets som är kopplad mellan en matningsanslutning pa DC-kraftkallan och fasledaren. Den resonansbetingade understodjande switchningskretsen innefattar: minst en induktor som är seriekopplad med styrorgan for styrning av den resonansbetingade understodjande switch ningskretsen och hjalpdioder som är seriekopplade med styrorganen, varvid den resonansbetingade understodjande switchningskret- sen kannetecknas av att induktorn är en stromselektiv induktor som är anpassad att: mattas av strommar som flyter igenom induktorn vid normal drift sa att induktorns induktans minskas. 3 537 227 Eftersonn efterledningsstronnnnar flyter igenonn hjalpdioderna och den stromselektiva induktorn befinner sig under mattnadsstrommen sa arbetar induktorn i sitt linjara omrade som dampar strommen och foljaktligen minskar efterledningsstrommen som flyter igenom hjalpstromstallaren, medan den daremot, vid normal drift, da strommen hos hjalpstromstallaren flyter igenom induktorn och i framriktningen igenom hjalpdioderna, snabbt mattas vilket far induktorn att verka som en rent resistiv komponent.

Enligt en utforingsform av den resonansbetingade elkraftsomriktaren är induktansen hos den stromselektiva induktorn anpassad att minskas till under 10 50% nar den mattas vid normal drift.

Enligt en utf6ringsform ar induktansen hos den stromselektiva induk- torn anpassad att minskas till under 20% nar den mattas vid normal drift.

Enligt en utf6ringsform ar den stromselektiva induktorn seriekopplad med en andra induktor som är anpassad att ha en vasentligen konstant in- duktans vid normal drift nar den forsta stromselektiva induktorn är vasentligen mattad.

Enligt en utf6ringsform ar den stromselektiva induktorn anpassad att arbeta i dess vasentligen linjara omrade nar en efterledningsstrom flyter igenom hjalpdioderna och den stromselektiva induktorn och arbeta med induk- tans som är minskad till under 50% av induktansen i det linjara omradet nar en strom som ar store an efterledningsstrommen flyter i framriktningen vid normal drift.

Enligt en utforingsform är den stromselektiva induktorn en induktor som innefattar magnetiskt material som är anpassat att mattas magnetiskt efter att en strornmangd har flutit igenom induktorn. Det magnetiska materialet kan vara en jarnkarna hos induktorn.

Enligt en utforingsform är den olinjara induktorn anpassad att mattas av strommar som ar vasentligen storre an efterledningsstrommen och vilka flyter i framriktningen sa att induktorn verkar som ett induktivt element med en induktans som ar lagre an 20 % av den f6rsta induktansen.

Enligt en utforingsform ar den olinjara induktorn en stromselektiv induktor som innefattar magnetiskt material som ar anpassat att mattas magnetiskt efter att en strOnnmangd har flutit igenom den strOmselektiva induktorn. Att 4 537 227 realisera den strornselektiva induktorn som en strornselektiv induktor som innefattar ett magnetiskt material som är anpassat att mattas magnetiskt är ett billigt, enkelt och robust satt att formge kretssystemet till uppfinningskonceptet. Det nnagnetiska materialet är till exempel en jarnkarna hos induktorn.

Enligt en utforingsform är den stromselektiva induktorn en induktor med en induktans i intervallet 1-10 pH, och enligt en annan utforingsform är den stromselektiva induktorn en induktor med en induktans i intervallet 3-7 pH.

Enligt en utf6ringsform är den stromselektiva induktorn en induktor med en mattnadsstrom i intervallet 1-10 A och enligt en annan utforingsform är den stromselektiva induktorn en induktor med en mattnadsstrom i interval-let 3-7 A, vilket salunda gOr kretssystemet lampligt fOr mellanspanningskraftelektronikapplikationer.

Den resonansbetingade elkraftsomriktaren kan till exempel anvandas i 15 ett aktivt filter eller en spanningstransformator.

Vanligen observera att alla utforingsformer kan kombineras pa vilket som heist satt.

Kort beskrivning av fig urerna Uppfinningen beskrivs i det foljande med hanvisning till den exemplifie- rande ritningen, pa vilken: fig. 1 visar en krets for resonansswitchning da utstrornmen switchas fran att ha spanningen +V till att ha spanningen -V, fig. 2 visar en krets for resonansswitchning da utstrommen switchas 25 fran att ha spanningen +V till att ha spanningen -V, fig. 3 visar en krets for resonansswitchning da utstrommen switchas fran att ha spanningen -V till att ha spanningen +V, fig. 4 visar ett diagram over derivatorna av utstrommen, resonans- strommen, stegkantsdetektorsignalen och en referenssond nar switchningsk30 retsen som beskrivs i fig. 1 nyttjas till att switcha och utstrommen switchas fran att ha spanningen +V till att ha spanningen -V, 537 227 fig. 5a, 5b visar en krets for resonansswitchning, innefattande en stromselektiv induktor, da utstrommen switchas Than att ha spanningen +V till att ha spanningen -V, fig. 6 visar ett diagram Over derivatorna av utstrommen, resonans- strOmmen, stegkantsdetektorsignalen och en referenssond nar switchningskretsen som beskrivs i fig. 3, innefattande den olinjara induktorn, nyttjas till att switcha och utstrommen switchas Than att ha spanningen +V till att ha spanningen —V.

Fig. 7a visar en utforingsform av en induktor med ett centralplacerat 10 stromselektivt parti.

Fig. 7b visar ett impedansdiagram hos induktorn enligt utforingsformen som visas i fig. 7a.

Detaljerad beskrivning I det foljande kommer grundprinciperna for resonansswitchning som realiserar en strOnnselektiv induktor att beskrivas med hjalp av ett exempel i enlighet med den atfoljande ritningen. Det torde inses att ritningen endast är askadliggorande och inte pa nagot satt begransar omfanget.

I de foljande figurerna askadliggors elkraftsomriktaren for anvandning i ett aktivt filter. Denna utforingsfornn skall emellertid endast ses som ett exempel pa en anvandning av elkraftsomriktaren. Uppfinningskonceptet som definieras av kraven kan anvandas i alla applikationer i vilka en resonansbetingad elkraftsomriktare är fordelaktig.

Elkraftsomriktaren i ett aktivt filter alstrar en kompenserande strom som kompenserar for laster i ett overtonsalstrande elkraftsystem. Genom att minska overtonerna i det elektriska systemet sa minskar den reaktiva effekten som genereras och darmed minskas den totala energiforbrukningen. En ytterligare beskrivning av detaljerna has ett aktivt filter aterfinns till exempel i US7289888 (Persson). Det elektriska systemet illustreras i de foljande figu- rerna av en energif6rs6rjningsenhet 4, en energif6rbrukande last 5 och en huvudledare 3 for overforing av energi fran energiforsorjningsenheten 4 till den energif6rbrukande enheten 5. Energif6rs6rjningsenheten 4 kan till exempel utgOras av elkraftledningsnatet eller en transformator som minskar span- 6 537 227 ningen som tillfors fran huvudkraftledningsnatet. Den energiforbrukande lasten 5 kan till exempel utgoras av en elektrisk motor. Det aktiva filtret innefattar vidare en induktor L1 som omvandlar pulserna som alstras av stromstallarna Gp, Gn till en kontinuerlig singal genom att motarbeta forandringarna i strom igenom filtret genom att over induktorn utveckla en spanning som är proportionell mot forandringstakten hos strommen i enlighet med I = -LdU/dt. For ett aktivt filter som är konfigurerat for strom pa 100 A är induktorn typiskt en induktor i spannet 200-250 pH.

Fig. 1 visar ett kretssystem for resonansbetingad elkraftsomriktning.

Den resonansbetingade omriktaren innefattar tva huvudswitchningsanordningar Gp, Gn per fas. Switchningsanordningarna har dioder Dp, Dn som är parallellkopplade med desamma. Den resonansbetingade omriktaren innefattar vidare en underst6djande resonansbetingad kommuteringskrets AUX som inbegriper understOdjande switchningsanordningar Sp, Sn som är seriekopp- lade med en induktor L2 och en matningskoppling pa DC-kraftkallan (DC). DC-kraftkallan utgors enligt den har utforingsformen av tva kondensatorer C. I den f6redragna utf6ringsformen anvands IGBT:er pa grund av de h6ga switchningsfrekvenserna bade till huvudswitchningsanordningen Gp, Gn och de understodjande switchningsanordningarna Sp, Sn, men uppfinningen är lamplig f6r anvandning i manga andra typer av switchningsanordningar som till exempel (men inte begransat till) BJT:er, MOSFET:er, MCT:er, GTO:er eller IGCT:er. Fig. 1 beskriver funktionen hos resonansstrornstallaren da strom ej flyter igenom L1. Extra strom behover matas till det resonansbetingade kretssystemet for att tvinga spanningen fran +V till -V. Som ett forsta steg i switchningscykeln sib's stromstallaren Gp av sa att strommen upphor att flyta fran den positiva ledningen +V. Spanningen i fasledaren e är nu den positiva spanningen +V och det flyter ingen strom. Stromstallaren Sp slas pa och sluter resonanskretsen sa att kondensatorn C laddas ur Over stromstallaren Sp och dioden DAp och andrar saledes potentialskillnaden Over induktorn L2, vilket alstrar en str6m som leveras till fasledaren e. Resonanskretsen levererar foljaktligen en tvingande potential som är vasentligen lika med halva spanningsskillnaden mellan -V och +V. Detta far potentialen i fasledaren e att sjunka mot -V, vid vilken tidpunkt det borjar flyta strOm genom den negativa 7 537 227 dioden Dn. Vid denna tidpunkt nninskas potentialskillnaden Over den negativa stromstallaren Gn sa att Gn kan switchas utan flagon spanning darover.

Fig. 2 visar ett andra altemativ i vilket syftet är att switcha tan +V till -V nar en strom flyter igenom L1. Den positiva stromstallaren Gp slas av, men eftersom L1 innehaller ett magnetfalt kommer den att fortsatta att driva en strom 12 igenom den tan dioden Dn, vilket gor att spanningen i huvudledningen faller Man +V till -V sa att spanningsskillnaden for stromstallaren Gn minskas sa att stromstallaren Gn kan switchas med mycket sma forluster.

Fig. 3 visar en tredje switchningsfunktion enligt vilken switchningen utfors fran -V till +V nar en strom flyter igenom induktorn L1. Den negativa stromstallaren Gn slas i ett forsta steg av, vilket far en strom 13 som drivs av induktorn L1 att fortsatta att flyta igenom den negativa dioden Dn (betecknad som diodstrom Id). Sp slas pa och sluter darmed hjalpkretsen AUX som laddar ur C och driver en hjalpstrOm 14 med hjalp av L2, vilket far spanningen att Oka i huvudledningen och salunda minska spanningsskillnaden over Gp. Nar spanningen Over Gp narmar sig noll sa sibs Gp pa varvid strommen IGp [Dorjar flyta igenom Gp och Sp slas ay. 1 switchningsforloppet som beskrivs med hanvisning till fig. 1 nar dioden DAp (analog med DAn i andra switchningsforlopp) i hjalpstromstalla- ren switchas fran det ledande tillstandet till ett oledande tillstand har den pa grund av laddningsbarare som är lagrade i dioden DAp en intrinsisk aterhanntningstid. Eftersonn dioden DAp inte uppnar sin blockkapacitet forran laddningen är utarmad i overgangen, kan dioden leda i backriktningen under den har aterhamtningstiden. Detta bringar strOm att flyta i backriktningen ige- nom dioden DAp, eftersom induktorn L2 fortsatter att driva strom genom att forbruka energin som är lagrad i induktorns L2 magnetfalt. Den har tiden kallas efterledningstid och ligger typiskt mellan 10 och 1000 ns.

Fig. 4 visar ett diagram Over spanningen hos strommen som levereras av hjalpstronnstallaren, angiven som 14, och hur hjalpstrommen driver ned spanningen 12 i fasledaren (e i fig. 1) till 0-potential f6re switchning. Efterledningsverkan i dioden DAp kan ses i omradet a da spanningen drivs ner under -V da en oscillerande strOm flyter i backriktningen igenom dioden DAp da induktorn L2 fortsatter att driva en strOm genonn att fOrbruka energin som är 8 537 227 lagrad i induktorns L2 magnetfalt. 11 är en stegdetektorsignal och 13 är en referenssond som inte är kopplad till kretssystemet och darfor verkar som en antenn som fangar upp signaler som orsakas av EMI. Sasom framgar av referenssonden 13 alstrar switchningen vasentligt EMI som detekteras av refe- renssonden.

Den oscillerande efterledningsstrommen medfor okat EMI-brus vars verkan kan vara betydande nar stora strommar switchas valdigt snabbt. Det yore fordelaktigt att erhalla en resonansomriktare i vilken problemet med diodernas efterledningsstrom är minskat for att minska mangden forluster i sy- stemet och Oka switchningshastigheterna.

Fig. 5a visar en switchningskrets liknande kretsen som visas i fig. 1, varvid skillnaden utgors av en extra stromselektiv induktor L3 med olinjara egenskaper vilken mattas av hjalpstrommen som flyter igenom den. En induktor är ett elektriskt element som i proportion mot strommangden som flyter igenom induktorn lagrar energi i sitt magnetfalt och som anvander energin for att motarbeta forand ring i strOmmen som skapade magnetfaltet. En olinjar induktor eller stromselektiv induktor är en induktor som har olinjara egenskaper vilket betyder att uppbyggnaden av magnetfaltet varierar med strommen som flyter igenom induktorn.

Den stromselektiva induktorn L3 grundas pa mattning av magnetiskt material som till exempel induktorns L3 jarnkarna (56 i fig. 5b). Jarnkarnan nnagnetiseras av uppbyggnaden av induktorns nnagnetfalt fran stronnnnen som passerar igenom spolens lindningar (59 i fig. 5b). Magnetfaltet linjerar upp jarnkarnans mikroskopiska magnetiska domaner vilket bringar deras magne- tiska fait att vridas och linjeras parallellt med det yttre faltet. Ju mer strom som flyter igenom induktorn desto kraftigare uppbyggnad av magnetfaltet och des-to mer linjeras de magnetiska domanerna. Nar fler och fler magnetiska domaner linjeras sa minskas mangden av tillgangliga magnetiska domaner som kan linjeras tillsam mans med okningen i strom, och armed de stromselektiva induktorernas fornnaga att lagra energi i ett magnetfalt. Fullstandig magnetisk mattnad intraffar nar alla domaner är upplinjerade sa att ytterligare okning av strommen som flyter igenom induktorn inte kan orsaka ytterligare linjering av magnetiska domaner. 9 537 227 Jarnkarnans 56 nnattnad Or den resulterande induktansen till en funktion av den palagda strornmen. Induktorn L3 har en induktans pa 3 pH och en mattnadsstrom pa 3 A, vilket betyder att induktorn L3 har induktansen 3 pH for strommar under 3 A och induktansen 0 pH for palagda strommar over 3 A.

Nar den understOdjande switchningsanordningen Sp sluter och bringar strom att flyta fran kondensatorn C igenom hjalpstromstallaren blir induktorn L3 snabbt mattad, vilket innebar att den nu verkar som ett rent resistivt element. Nar hjalpkretsen har drivit en strom som far spanningen i fasledningen att minska till -V sa stangs stromstallaren Gn, varvid strommen flyter fran den negativa ledaren lb till fasledaren e. Eftersom dioden DAp hos hjalpstromstallaren AUX fortfarande innehaller laddningsbarare, sa !polar en efterledningsstrom att flyta i den motsatta riktningen. EfterledningsstrOmmen orsakar en uppbyggnad av ett nnagnetfalt i induktorn L3 da efterledningsstrommen understiger mattnadsstrOmmen (i detta exempel 3 A), varvid induktorn sale- des arbetar i sitt linjara omrade och dam par strommen och armed minskar efterledningsstrommen som flyter igenom hjalpstromstallaren. Resultatet är att resonansstrommens (visas som 14 i figurerna 4 och 6) derivata kommer att vara lagre, och att efterledningsstrOrnmens derivata kommer att vara lagre i det omrade i vilket induktorn L3 är aktiv eftersom den resulterande induktan- sen kommer att vara L2 + L3. Eftersom efterledningsstrOmnnens derivata kommer att vara lagre sa kommer den sammanlagda efterledningsladdning som behover tvingas bort -Iran dioden att vara lagre. Dessutonn kommer oscillationerna hos strommen som levereras till fasledningen fran DC-kraftkallan att vara mindre vilket ger en stabilare kompenserande strom tan stromstalla- ren.

Fig. 6 visar ett diagram Over samma switchningscykel som visas i diagrammet i fig. 4 och som beskrivs med hanvisning till fig. 1, i vilket den stromselektiva induktorn (L3) är aktiv. Det framgar i omradet a, i spanningen 14', att verkan av den oscillerande efterledningsstrommen nninskas. Dessutom fram- gar det av omrade b att oscillationerna hos utstr6mmens 12' spanning minskas och att stromstallaren darfor tillhandahaller en stabilare och mer precis avgiven effekt som minskar EMI. Minskningen i EMI framgar ocksa av refe- 537 227 renssonden 13' eftersonn ripplet som fangats upp av referenssonden är vasentligt lagre an i exemplet som visas i fig. 4.

Fig. 7a visar en utf6ringsform av en induktor 20 f6r anvandning i den resonansbetingade elkraftsomriktaren. Induktorn 20 innefattar en forsta induk- tor som innefattar en yttre jarnkarna 23 och ett flertal lindningar av ledaren 22 som är anpassad att verka som ett induktivt element (beskrivet som L2 i figurerna 1-3 och 5a) med vasentligen konstant induktans vid normal drift. Den forhallandevis stora yttre jarnkarnan blir inte magnetiskt mattad vid normal drift och den yttre induktorn arbetar saledes i sitt (vasentligen) linjara omrade vid normal drift. Induktorn 20 innefattar vidare en inre induktor som innefattar en inre jarnkarna 21 och ett enskilt lindningsvarv 22' av ledaren 22 som omlindar den centralplacerade jarnkarnan 21. Den inre induktorn (beskriven som L3 i fig. 5a) är anpassad att verka som en stromselektiv induktor som har en fOrsta induktans, vilken typiskt ligger i intervallet 3-7 pH nar en efterlednings- strom flyter i backriktningen, dá efterledningsstrommen typiskt understiger 3 A. Den stromselektiva inre induktorn är vidare anpassad att mattas av strommar som är vasentligen st6rre an efterledningsstrommen (typiskt over 10 A) som typiskt flyter i framriktningen igenom dioderna Dap, DAn sa att induktorn har en induktans som vid normal drift är patagligt lagre an induktansen nar efterledningsstrommar flyter igenom den stromselektiva induktorn (foretradesvis lagre an 50 %, mer foredraget lagre an (:)/0 och nnest foredraget lag-re an 20 %). Det andra induktiva elennentet har typiskt en nnattnadsstronn som ligger i intervallet 1-10 A, foretradesvis 3-7 A.

Fig. 7b visar en impedanskurva hos induktorn 20 enligt utforingsformen som visas i fig. 7a. Kurvan for 1 lindningsvarv visar hur den stromselektiva induktorns innpedans är vasentligen noll nar strom Than DC-kraftkallan flyter i framriktningen genom strom som flyter igenom induktorn (normal drift) eftersom induktorn är vasentligen mattad och darfor endast verkar som ett resistivt element. Nar den oscillerande efterledningsstrommen flyter igenom induktorn är impedansen av sa stor som 50 0 (vid 2 MHz) d6 induktorn verkar i sitt linjara omrade med den forsta impedansen eftersom kretssystemets efterledningsstrom understiger mattnadsstromnnen hos den stromselektiva induktorn. Den strOmselektiva induktorn verkar darfOr i sitt linjara omrade, dampar 11 537 227 stronnnnen, och saledes nninskar efterledningsstronnnnen som flyter igenonn hjalpstromstallaren.

Vanligen observera att de beskrivna utforingsfornnerna inte begransar uppfinningens omfang eftersom kretssystemet kan anpassas pa vilket sonn 5 helst satt inom omfanget av de vidhangande kraven. 12

Claims (9)

537 227 PATENTKRAV 1. Resonansbetingad elkraftsomriktare innefattande: en DC-kraftkalla (DC), en positiv DC-ledare (1a), en negativ DC-ledare (lb), en fasledare (e), och en elkraftsomriktande enhet (2) som är kopplad mellan DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e), varvid den elkraftsomriktande enheten innefattar: en forsta stromstallare (Gp) som är kopplad mellan den positiva DC-ledaren (1a) och fasledaren (e) och en f6rsta diod (Dp) som är parallellkopplad med den fOrsta strOmstallaren (Gp), en andra stromstallare (Gn) som är kopplad mellan den negativa DC-ledaren (1b) och fasledaren (e) och en andra diod (Dp) som är pa- rallellkopplad med den andra stromstallaren (Gn), och en resonansbetingad understOdjande switchningskrets (AUX) som är kopplad mellan en matningsanslutning pa DC-kraftkallan (DC) och fasledaren (e), varvid den resonansbetingade understodjande switchningskretsen (AUX) innefattar: en fOrsta och andra induktor (L3, L2) som är seriekoppla- de med styrorgan (Sp, Sn) for styrning av den resonansbetingade understodjande switchningskretsen (AUX), sannt hjalpdioder (DAp, DAn) som är seriekopplade med styrorganen (Sp, Sn), kannetecknad av att den forsta induktorn (L3) är en stromselektiv induktor som är anpassad att:

1. arbeta i sitt vasentligen linjara omrade nar en efterledningsstrom fly-ter igenom hjalpdioderna och den stromselektiva induktorn (L3), och 2. arbeta med induktans minskad till mindre an 50% av induktansen i det linjara omradet nar en strom flyter i framriktningen vid normal drift, samt att den andra induktorn (L2) är anpassad att ha vasentligen konstant induktans vid normal drift, nar den forsta stromselektiva induktorn (L3) är vasentligen mattad. 13 537 227

2. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 1, varvid induktansen hos den stromselektiva induktorn är anpassad att minskas till mindre an 20 % nar den mattas vid normal drift.

3. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av kraven 1-2, varvid den stromselektiva induktorn (L3) är en induktor (L3) som innefattar magnetiskt material (56) som är anpassat att bli magnetiskt mattat efter att en strommangd har flutit igenom induktorn (L3).

4. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt krav 3, varvid det magnetiska materialet är en jarnkarna (56) hos induktorn (L3).

5. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de fOregaende 15 kraven, varvid den stromselektiva induktorn har en induktans som i dess linjära omrade är i intervallet 1-10 pH.

6. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de fOregaende kraven, varvid den stromselektiva induktorn har en induktans som i dess linjä20 ra omrade är i intervallet 3-7 pH.

7.

8. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de foregaende kraven, varvid den stronnselektiva induktorn är en induktor nned en nnattningsstrom i intervallet 1-10 A. 25 8.Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de foregaende kraven, varvid den stromselektiva induktorn ar en induktor med en mattningsstrom i intervallet 3-7 A.

9. Resonansbetingad elkraftsomriktare enligt nagot av de foregaende kraven, avsedd att anvandas i ett aktivt filter. 14 537 227 c9), I I .(11 t r-I vr4 +V DC C -v C= lb e = +V DC o e = -V DC