[發明專利]一種采用磁集成變壓器的單級升壓逆變器

在審

• 申請號: 201410332723.1
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104300802A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 周玉斐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H01F27/24;H01F27/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明屬于電力電子裝置領域，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成的單級升壓逆變器。

背景技術

用耦合電感或抽頭電感構建的單級升壓逆變器（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絡，形成的阻抗源逆變器。它們運用傳統電壓源逆變器所不允許的“直通零矢量”狀態，并調節耦合電感或抽頭電感的匝比，實現升降壓功能。它們的優點集中體現在：

（1）通過控制橋臂直通時間，實現單級升降壓變換功能，交流側電壓可低于或高于輸入直流側電壓，提供電壓跌落時的度越能力；

（2）由于逆變橋臂直通成為逆變器的一種正常工作模式，不會出現開關管的誤導通或誤關斷而損壞逆變橋，提高了整機的可靠性；

（3）由于不需死區補償（電壓源型）的時間，從根本上避免了輸出電壓波形的畸變。

近年來，針對直流母線需由低壓升壓供電的電機驅動系統和適應較大輸入電壓變化范圍的新能源發電逆變場合提出多種單級升壓逆變器，包括：黃文新，胡育文，楊奇，“單級可升壓逆變器”（發明專利：ZL?2009?1?0181639.3）；周玉斐，黃文新，“一種單級升壓逆變器”（發明專利：ZL?2011?1?0046688.3）；周玉斐，黃文新，胡育文，“帶抽頭電感的單級升壓逆變器”（發明專利：201110203219.8）；周玉斐，黃文新，“單級升壓逆變器”（發明專利：201310283970.2）；李春杰，黃文新，“一種單級升壓逆變器”（發明專利：201310358565.2）。這些專利均采用了耦合電感或抽頭電感構成，補充了單級升壓逆變器的拓撲族。但它們均采用分立磁件，需要的磁芯數量較多、體積較大，導致系統的成本高，功率密度低。

發明內容

所要解決的技術問題：

針對采用耦合電感或抽頭電感構成的單級升壓逆變器分立磁件體積較大的特點，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計成集成磁件，該變換器能減小磁件的體積，提高功率密度。

技術方案：?

為了實現以上功能，本發明提供了一種采用磁集成變壓器的單級升壓逆變器，包括直流電源1、單級升壓網絡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包括相對設置的磁芯，該相對設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，另一端連接單級升壓網絡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成；所述相對設置的磁芯各磁柱間有氣隙。所述原邊繞組n1、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。

所述相對設置的磁芯為一副或者是兩副并聯。

作為優選設計，所述相對設置的磁芯為相對設置的EE磁芯，原邊繞組n1和副邊繞組n2分別繞在EE磁芯的兩個中柱上，電感L3的繞組n3繞在磁芯任一側的邊柱上。

作為優選設計，還包括一個I型磁芯，所述相對設置的磁芯為開口相對的UU磁芯，I型磁芯設置在UU磁芯的中間位置，原邊繞組n1和副邊繞組n2繞在同一個U型磁芯上，電感L3的繞組n3繞在另一個U型磁芯上。

作為優選設計，所述對設置的磁芯為EI磁芯，E型磁芯朝向I型磁芯設置，所述原邊繞組n1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型磁芯任一側的邊柱上。

有益效果：

本發明針對現有的單級升壓逆變器的磁件體積較大的缺點，提供一種適用于耦合電感或抽頭電感構成的單級升壓逆變器，該變換器將原電路中的變壓器和電感的設計成集成磁件，采用EE磁芯、EI磁芯以及UU磁芯加一個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。

采用EI磁芯的集成磁件的實施方式，除具有EE磁芯集成磁件的優點外，還可在一定程度上減小繞組的銅損。

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生的損耗較小。

附圖說明

圖1~圖3為現有的幾種采用耦合電感或抽頭電感構成的單級升壓逆變器方案；

圖4為本發明涉及采用EE磁芯的集成磁件的實施方式示意圖；