[發明專利]一種具有永磁偏置的直流電流控制電感調諧裝置

在審

• 申請號: 201910559084.5
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110379611A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 張建忠;王麗;趙進;鄧富金
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01F29/14
• 分類號: H01F29/14;H02P13/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種具有永磁偏置的直流電流控制電感調諧裝置，包括磁芯、永磁體、氣隙、控制線圈和電感線圈；所述的永磁體置于磁芯的磁回路中，保持永磁體和磁芯的截面積相等；磁芯的磁回路中還設置有氣隙，使得永磁體與氣隙形成串聯磁路，以防止永磁磁路短路；所述的控制線圈和電感線圈繞在同一個磁芯骨架上，通過調節控制線圈通入的直流電流大小和方向，調節電感線圈的電感值大小。本發明通過在磁芯磁回路中增加永磁體，在磁芯中產生了偏置永磁磁場，使得磁芯在零直流控制電流狀態下達到磁化曲線飽和工作點，僅需通入較小的直流控制電流，即可實現電感值的雙向調節，大幅降低了直流控制電流產生的功率損耗。

技術領域

本發明涉及的是一種電感調諧裝置，尤其涉及到一種具有永磁偏置的電感調節方法，屬于電感調節的技術領域。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，高頻諧振變換器已被廣泛應用于各種工業場合，例如無線充電(能量傳輸)裝置、等離子發生器、雙向直流/直流電源、電力電子變壓器等。諧振變換器一般要求工作頻率位于諧振或者準諧振狀態，即工作頻率等于或接近變換器諧振頻率，如果不能滿足此條件，其能量傳輸效率將急劇下降。但是，諧振變換器的諧振電感和電容批量生產時難以保證完全一致，長期工作由于老化等因素有可能導致額外偏差，如無線充電裝置還可能存在發送端和接受端空間位置不統一導致的電感(或電容)參數偏差，這些因素最終都會導致變換器諧振頻率發生改變，從而降低了諧振變換器能量傳輸效率。

因此，要實現各種工況和應用條件下的高效能量傳輸，有必要研究諧振變換器的調諧技術，確保變換器的諧振頻率點滿足工作需要。針對由電容和電感組成的諧振網絡，可以采用電容調節或電感調節兩種手段實現調諧，相比于電容調諧，電感調諧體積小、調節精度高、響應快，因此獲得了更加廣泛的應用。

近年來，針對電感調諧，已經提出了多種技術方案，其中大多利用開關或繼電器來調控電感接入電路的有效匝數或者有效時間來實現電感調節。文獻CN201621373616.4提出應用一組串聯電感，通過改變接入的串聯電感數量來調節電感值，但這種方案呈現明顯的有級特征，若電感數量足夠大，則在工作中會有大量閑置的電感，并不經濟。文獻CN201210144165.7使用PWM開關控制電感線圈接入電路的時間，但PWM開關對裝置工作帶來了諧波和非線性的影響，存在穩定性不夠高的問題。

在微電子領域，利用操控電感線圈附近的金屬板來影響電感線圈磁通分布是一種有效的辦法，但是其裝置結構復雜，金屬板移動的規律與電感變換的規律也較難確定。由于電感值與磁芯磁阻密切相關，也有通過改變電感磁芯的參數來調節電感的技術。如文獻CN201320120912.3通過加熱磁芯改變氣隙長度的方法來調節電感，但是這對磁芯材料的溫度屬性提出了高的要求，且熱的不穩定使得該方案的控制精度也較難保證。

在磁芯的規格和參數固定的情況下，通過改變磁芯工作點，使得其磁導率發生變化，則可以調節電感。文獻CN201810067576.8提出了一種可調電感器，它將工作電感線圈與勵磁線圈繞制在同一磁芯上，勵磁線圈與可調電阻器串聯，當需要改變電感線圈的電感時，就向勵磁線圈通入直流控制電流，直流控制電流產生的磁通改變了磁芯的飽和程度，電感線圈的電感值會因此而改變。但是，磁芯中主要的磁通需要由勵磁線圈的直流控制電流來產生，調節磁芯飽和程度需要較大的直流控制電流，這樣導致直流勵磁產生的電能損耗較大。因此需要提出一種可以靈活調節電感值，而又不至于引起較大直流勵磁損耗的控制方法。

發明內容

本發明的目的在于為解決現有技術的不足，提供一種具有永磁偏置的直流電流控制電感調諧裝置。

本發明采用的技術方案為：一種具有永磁偏置的直流電流控制電感調諧裝置，包括磁芯、永磁體、氣隙、控制線圈和電感線圈；

所述的永磁體置于磁芯的磁回路中，保持永磁體和磁芯的截面積相等；

磁芯的磁回路中還設置有氣隙，使得永磁體與氣隙形成串聯磁路，以防止永磁磁路短路；