[發(fā)明專利]作為用于中頻變壓器的集成結(jié)構(gòu)的部分的繞組配置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080065862.6
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN114424304A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: U·德羅芬尼克;T·格拉丁格
• 申請（專利權(quán)）人: 日立能源瑞士股份公司
• 主分類號: H01F41/063
• 分類號: H01F41/063;H01F27/28;H01F27/29;H01F27/32;H02M3/335
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 魏小薇;吳麗麗

公開了一種用于生產(chǎn)用于變壓器、尤其諧振DC/DC轉(zhuǎn)換器或雙有源橋DC/DC轉(zhuǎn)換器的中頻變壓器的線圈的方法，所述方法包括以下步驟：提供數(shù)量為M1的多個導電箔條，每個導電箔條具有第一端和第二端；堆疊所述多個導電箔條以獲得具有第一端和第二端的箔條堆疊，其中，電絕緣層設置在任何兩個相鄰箔條之間；將所有導電箔條的所述第一端電互連到第一端子；對于所述導電箔條中的每一個，在所述箔條的第二端處設置連接器；以及從所述第一端盤卷所述箔條堆疊。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及電力電子領域。本發(fā)明涉及一種諧振DC/DC轉(zhuǎn)換器或雙有源橋DC/DC轉(zhuǎn)換器的中頻變壓器的線圈，并且涉及一種用于根據(jù)獨立權(quán)利要求生產(chǎn)這種線圈的方法。

背景技術(shù)

由于在較低頻率下(尤其在低于1kHz的頻率下)和/或?qū)τ诘碗娏?尤其低于100A的電流)可忽略不計的幾種影響，在幾千赫茲(尤其高于3kHz或更高)的高頻率下處理高電流(幾百安培或更多，尤其高于200A)的變壓器很難以低成本和/或現(xiàn)成的部件構(gòu)建。涉及這種高頻率和/或高電流的典型應用是如常用于固態(tài)變壓器(SST，圖1)、尤其被配置為AC/DC轉(zhuǎn)換器的SST的中頻變壓器(MFT，圖2)，用于將分布式電源連接到中壓(MV)電網(wǎng)，如用于以下各項：

·電動車輛(EV)快速充電

·光伏(PV)太陽能

·電池能量儲存系統(tǒng)(BESS)

·陸上和海上風

·數(shù)據(jù)中心

以及不具有MV絕緣要求的變壓器，如常用于EV快速充電器的充電極中所需的具有電流絕緣的大功率低壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的變壓器。這種DC/DC轉(zhuǎn)換器的兩個特定示例是：雙有源橋轉(zhuǎn)換器，如瑞士專利申請公開CH707533A2或美國專利申請公開CH2018/0159435A1中示例性描述的，這兩個專利申請公開均通過引用整體并入本文；以及諧振DC/DC轉(zhuǎn)換器，如PCT專利申請WO2018/141092A1中示例性描述的，所述專利申請也通過引用整體并入本文。

為了保持變壓器線圈中的高頻損耗較小，一種方法是采用利茲線來形成線圈的繞組。雖然利茲線比實心銅線貴幾倍，但它可以“現(xiàn)成”購買以用于高達100-200A(均方根，rms)的AC電流。利茲線由大量通常由銅制成的換位股線構(gòu)成，并且現(xiàn)成可用的總截面可高達0.5cm²，這允許最大電流在100-200A_rms的范圍內(nèi)(假設填充因數(shù)為0.8并且電流密度為2.5...5A/mm²)。如在上文所列出的應用中是典型的更大電流需要更大的截面并且將越來越難以彎曲。利茲線通常不是由鋁制成的，因為鋁極難在導線端子處可靠地接觸所有股線(例如，上文所提及的銅利茲線中每根直徑為0.2mm的900根股線)。銅利茲線比實心銅至少貴2-4倍，并且銅比鋁貴3倍左右。對于如在上文所列出的應用中是典型的更高的電流(100A)，必須并聯(lián)幾根銅利茲線，由于并聯(lián)導線之間的雜散磁通，這通常會導致循環(huán)電流，從而可能顯著增加損耗。

為了優(yōu)化和/或最小化制造工作量和所需資源，如50Hz變壓器中通常采用的鋁箔繞組將是線圈的首選。在高頻下，由于趨膚效應與鄰近效應，箔中的繞組損耗顯著增加。如果采用單個箔，則頻率限定了所需的箔厚度，期望的或所需的電流限定了箔高度，并且這生產(chǎn)了變壓器高度。因此，對于大電流和高頻率，變壓器的形狀將嚴重偏離立方體形狀，這會導致更高的重量、芯損耗以及增加的資源和工作量需求(需要更大的芯體積)。

如果采用并聯(lián)箔，則可以降低箔高度，但是由于并聯(lián)箔之間的雜散場，可能會感應出強大的循環(huán)電流，從而顯著增加損耗(與并聯(lián)導線的效果相同)。