一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，包括直流電源（1）、單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)（2）以及逆變電路（3），其特征在于：所述直流電源（1）包括電源以及電感L3，所述單級(jí)升壓逆變器采用集成磁件（7）作為磁集成變壓器，所述磁集成磁件（7）包括相對(duì)設(shè)置的磁芯，該相對(duì)設(shè)置的磁芯上分別繞有原邊繞組（n1）與副邊繞組（n2）以及電感L3的繞組（n3），所述原邊繞組（n1）的輸入端接原邊電路，副邊繞組（n2）輸出端接入副邊電路；所述電感L3的繞組（n3）連接在電源的正極上，另一端連接單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)（2）；所述原邊繞組（n1）和副邊繞組（n2）由耦合電感或抽頭電感構(gòu)成；所述相對(duì)設(shè)置的磁芯各磁柱間有氣隙；該逆變器既能減小磁件的體積，又能使得漏感容易控制，減小繞組的銅損。
【專利說明】一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子裝置領(lǐng)域，涉及一種磁集成變換器，具體涉及一種用耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓逆變器。

【背景技術(shù)】
[0002]用耦合電感或抽頭電感構(gòu)建的單級(jí)升壓逆變器(CL-SSBI或TL-SSBI)，是在輸入電源和逆變橋間插入包括電容和電感的無源網(wǎng)絡(luò)，形成的阻抗源逆變器。它們運(yùn)用傳統(tǒng)電壓源逆變器所不允許的“直通零矢量”狀態(tài)，并調(diào)節(jié)耦合電感或抽頭電感的匝比，實(shí)現(xiàn)升降壓功能。它們的優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)在:
(1)通過控制橋臂直通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)單級(jí)升降壓變換功能，交流側(cè)電壓可低于或高于輸入直流側(cè)電壓，提供電壓跌落時(shí)的度越能力；
(2)由于逆變橋臂直通成為逆變器的一種正常工作模式，不會(huì)出現(xiàn)開關(guān)管的誤導(dǎo)通或誤關(guān)斷而損壞逆變橋，提聞了整機(jī)的可罪性；
(3)由于不需死區(qū)補(bǔ)償(電壓源型)的時(shí)間，從根本上避免了輸出電壓波形的畸變。
[0003]近年來，針對(duì)直流母線需由低壓升壓供電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的新能源發(fā)電逆變場(chǎng)合提出多種單級(jí)升壓逆變器，包括:黃文新，胡育文，楊奇，“單級(jí)可升壓逆變器”(發(fā)明專利:ZL 2009 I 0181639.3);周玉斐，黃文新，“一種單級(jí)升壓逆變器”(發(fā)明專利:ZL 2011 I 0046688.3);周玉斐，黃文新，胡育文，“帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器”(發(fā)明專利:201110203219.8);周玉斐，黃文新，“單級(jí)升壓逆變器”(發(fā)明專利:201310283970.2);李春杰，黃文新，“一種單級(jí)升壓逆變器”(發(fā)明專利:201310358565.2)。這些專利均采用了耦合電感或抽頭電感構(gòu)成，補(bǔ)充了單級(jí)升壓逆變器的拓?fù)渥?。但它們均采用分立磁件，需要的磁芯?shù)量較多、體積較大，導(dǎo)致系統(tǒng)的成本高，功率密度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所要解決的技術(shù)問題:
針對(duì)采用耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓逆變器分立磁件體積較大的特點(diǎn)，提供一種磁集成的CL-SSBI或磁集成的TL-SSBI，該變換器將原電路中的耦合電感或抽頭電感和電感設(shè)計(jì)成集成磁件，該變換器能減小磁件的體積，提高功率密度。
[0005]技術(shù)方案:
為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，包括直流電源1、單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)2以及逆變電路3，其特征在于:所述直流電源I包括電源以及電感L3，所述單級(jí)升壓逆變器采用集成磁件7作為磁集成變壓器，所述磁集成磁件7包括相對(duì)設(shè)置的磁芯，該相對(duì)設(shè)置的磁芯上分別繞有原邊繞組nl與副邊繞組n2以及電感L3的繞組n3，所述原邊繞組η I的輸入端接原邊電路，副邊繞組η2輸出端接入副邊電路；所述電感L3的繞組η3連接在電源的正極上，另一端連接單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)2 ;所述原邊繞組nl和副邊繞組n2由耦合電感或抽頭電感構(gòu)成；所述相對(duì)設(shè)置的磁芯各磁柱間有氣隙。所述原邊繞組nl、副邊繞組n2以及電感L3的繞組n3采用平面型繞組或者卷繞式繞組。
[0006]所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為一副或者是兩副并聯(lián)。
[0007]作為優(yōu)選設(shè)計(jì)，所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為相對(duì)設(shè)置的EE磁芯，原邊繞組nl和副邊繞組n2分別繞在EE磁芯的兩個(gè)中柱上，電感L3的繞組n3繞在磁芯任一側(cè)的邊柱上。
[0008]作為優(yōu)選設(shè)計(jì)，還包括一個(gè)I型磁芯，所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為開口相對(duì)的UU磁芯，I型磁芯設(shè)置在UU磁芯的中間位置，原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在同一個(gè)U型磁芯上，電感L3的繞組n3繞在另一個(gè)U型磁芯上。
[0009]作為優(yōu)選設(shè)計(jì)，所述對(duì)設(shè)置的磁芯為EI磁芯，E型磁芯朝向I型磁芯設(shè)置，所述原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在E型磁芯的中柱上，電感L3的繞組n3繞在E型磁芯任一側(cè)的邊柱上。
[0010]有益效果:
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的單級(jí)升壓逆變器的磁件體積較大的缺點(diǎn)，提供一種適用于耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓逆變器，該變換器將原電路中的變壓器和電感的設(shè)計(jì)成集成磁件，采用EE磁芯、EI磁芯以及UU磁芯加一個(gè)公共磁柱三種集成方式，該變換器既能減小磁件的體積，又能使得漏感容易控制，提高功率密度。
[0011]采用EI磁芯的集成磁件的實(shí)施方式，除具有EE磁芯集成磁件的優(yōu)點(diǎn)外，還可在一定程度上減小繞組的銅損。
[0012]UU磁芯窗口面積大，適合繞制較大感值的電感；UU磁芯中間加一個(gè)公共磁柱，且氣隙的位置決定了氣隙處的漏磁通匝鏈繞組產(chǎn)生的損耗較小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖廣圖3為現(xiàn)有的幾種采用耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓逆變器方案； 圖4為本發(fā)明涉及采用EE磁芯的集成磁件的實(shí)施方式示意圖；
圖5為本發(fā)明涉及的采用EI磁芯的集成磁件的實(shí)施方式示意圖；
圖6為本發(fā)明涉及的采用UU磁芯加公共磁柱的集成磁件的實(shí)施方式示意圖；
圖7為采用EE磁芯的集成磁件的一種應(yīng)用拓?fù)鋱D；
圖8為采用EI磁芯的集成磁件的一種應(yīng)用拓?fù)鋱D；
圖9為采用UU磁芯加公共磁柱集成磁件的一種應(yīng)用拓?fù)鋱D；
上述附圖中主要符號(hào)名稱直流電源電壓；"b_母線電壓；ΤΛ6-功率管；&、C2-電容；D^D3、D- 二極管；4_原邊繞組nl ；5-副邊繞組n2 ;L3-電感；6_電感L3的繞組n3 ；
1-直流電源，2-耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)，3-逆變橋，7-集成磁件。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述:
本發(fā)明為一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，包括直流電源1、單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)2以及逆變電路3，其特征在于:所述直流電源I包括電源以及電感L3，所述單級(jí)升壓逆變器采用集成磁件7作為磁集成變壓器，所述磁集成磁件7包括相對(duì)設(shè)置的磁芯，該相對(duì)設(shè)置的磁芯上分別繞有原邊繞組nl與副邊繞組n2以及電感L3的繞組n3，所述原邊繞組nl的輸入端接原邊電路，副邊繞組n2輸出端接入副邊電路；所述電感L3的繞組n3連接在電源的正極上，另一端連接單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)2 ;所述原邊繞組nl和副邊繞組n2由耦合電感或抽頭電感構(gòu)成；所述相對(duì)設(shè)置的磁芯各磁柱間有氣隙。
[0015]所述原邊繞組nl、副邊繞組n2以及電感L3的繞組n3采用平面型繞組或者卷繞式繞組。
[0016]所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為一副或者是兩副并聯(lián)。
[0017]作為優(yōu)選設(shè)計(jì)，所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為相對(duì)設(shè)置的EE磁芯，原邊繞組nl和副邊繞組n2分別繞在EE磁芯的兩個(gè)中柱上，電感L3的繞組n3繞在磁芯任一側(cè)的邊柱上。
[0018]作為優(yōu)選設(shè)計(jì)，還包括一個(gè)I型磁芯，所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為開口相對(duì)的UU磁芯，I型磁芯設(shè)置在UU磁芯的中間位置，原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在同一個(gè)U型磁芯上，電感L3的繞組n3繞在另一個(gè)U型磁芯上。
[0019]作為優(yōu)選設(shè)計(jì)，所述對(duì)設(shè)置的磁芯為EI磁芯，E型磁芯朝向I型磁芯設(shè)置，所述原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在E型磁芯的中柱上，電感L3的繞組n3繞在E型磁芯任一側(cè)的邊柱上。
[0020]原副邊繞組和電感L3的繞組交鏈的磁通在公共磁柱上相抵消，從而使得公共磁柱的體積得以減小。
[0021]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)及工作原理。
[0022]圖廣圖3為幾種采用耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓逆變器未集成前的電路圖，本發(fā)明集成后的變壓器是將由耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的原邊繞組、副邊繞組和電感L3的繞組用集成磁件替代。
[0023]集成磁件實(shí)例一
采用相對(duì)設(shè)置的EE磁芯的集成磁件的實(shí)施方式示意圖，如圖4所示，耦合電感或抽頭電感的原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在中柱上，電感L3的繞組n3繞在任一側(cè)的邊柱上。
[0024]集成磁件實(shí)例二
采用一副EI磁芯的集成磁件的實(shí)施方式示意圖，如圖5所示，耦合電感或抽頭電感的原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在中柱上，電感L3的繞組n3繞在任一側(cè)的邊柱上。采用該磁芯及繞制方法除具有圖6的優(yōu)點(diǎn)外，可在一定程度上減小繞組的銅損。
[0025]集成磁件實(shí)例三
采用一副相對(duì)設(shè)置的UU磁芯加一個(gè)公共磁柱的集成磁件的實(shí)施方式示意圖，如圖6所示，原邊繞組nl和副邊繞組n2繞在一個(gè)U型磁芯上，電感L3的繞組n3繞在另個(gè)副U型磁芯上,兩副磁芯的開口相對(duì)放置,并在它們之間插入一條I型磁芯作為公共磁柱。公共磁柱柱體本身無氣隙。
[0026]參照附圖7，是采用圖4的集成磁件應(yīng)用于圖2的采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器。其中，電感L3的繞組n3連接在電源的正極上，另一端連接二極管D的陽極和第二電容C2的一端，二極管D的陰極連接自耦變壓器副邊繞組n2的同名端，自耦變壓器的原、副邊繞組(nl、n2)順向串聯(lián)，原邊繞組nl的異名端連接第二電容C2的另一端和母線的正極，自稱變壓器米用抽頭電感，所述抽頭連接第一電容Cl的一端,第一電容Cl的另一端連接電源和母線的負(fù)極。集成磁件7中的自耦變壓器的原邊繞組nl和副邊繞組n2分別繞在EE磁芯的中柱上，電感L3的繞組n3繞在任一側(cè)的邊柱上，原邊繞組nl、副邊繞組n2和繞組π3交鏈的磁通在另一側(cè)邊柱上相抵消。
[0027]本發(fā)明的實(shí)施例二，參照附圖8，是采用圖5的集成磁件應(yīng)用于圖2的單級(jí)升壓逆變器示意圖，以及本發(fā)明的實(shí)施例三，參照附圖9，是采用圖6的集成磁件應(yīng)用于圖2的單級(jí)升壓逆變器示意圖。
[0028]本發(fā)明不局限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其他多種實(shí)施方式，例如，采用不同類型的磁芯或材料，或?qū)⒈景l(fā)明的集成磁芯方式用于其它耦合電感或抽頭電感構(gòu)成的單級(jí)升壓逆變器。因此，凡是基于本發(fā)明的技術(shù)思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，包括直流電源(1)、單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)(2)以及逆變電路(3)，其特征在于:所述直流電源(1)包括電源以及電感L3，所述單級(jí)升壓逆變器采用集成磁件(7)作為磁集成變壓器，所述磁集成磁件(7)包括相對(duì)設(shè)置的磁芯，該相對(duì)設(shè)置的磁芯上分別繞有原邊繞組(nl)與副邊繞組U2)以及電感L3的繞組(η3)，所述原邊繞組(nl)的輸入端接原邊電路，副邊繞組(n2)輸出端接入副邊電路；所述電感L3的繞組U3)連接在電源的正極上，另一端連接單級(jí)升壓網(wǎng)絡(luò)(2);所述原邊繞組(nl)和副邊繞組(n2)由耦合電感或抽頭電感構(gòu)成；所述相對(duì)設(shè)置的磁芯各磁柱間有氣隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，其特征在于:所述原邊繞組(nl)、副邊繞組U2)以及電感L3的繞組(n3)采用平面型繞組或者卷繞式繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，其特征在于:所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為一副或者是兩副并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，其特征在于:所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為相對(duì)設(shè)置的EE磁芯，原邊繞組(nl)和副邊繞組(n2)分別繞在EE磁芯的兩個(gè)中柱上，電感L3的繞組(n3)繞在磁芯任一側(cè)的邊柱上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，其特征在于:還包括一個(gè)I型磁芯，所述相對(duì)設(shè)置的磁芯為開口相對(duì)的UU磁芯，I型磁芯設(shè)置在UU磁芯的中間位置，原邊繞組(nl)和副邊繞組(Π2)繞在同一個(gè)U型磁芯上，電感L3的繞組(η3)繞在另一個(gè)U型磁芯上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種采用磁集成變壓器的單級(jí)升壓逆變器，其特征在于:所述對(duì)設(shè)置的磁芯為ΕΙ磁芯，Ε型磁芯朝向I型磁芯設(shè)置，所述原邊繞組(nl)和副邊繞組(n2)繞在E型磁芯的中柱上，電感L3的繞組(n3)繞在E型磁芯任一側(cè)的邊柱上。
【文檔編號(hào)】H01F27/30GK104300802SQ201410332723
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】周玉斐 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)