[發明專利]一種變壓器與電感集成結構

在審

• 申請號: 202110305071.2
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113066643A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 陳武;曹楨愷;賀宇航;史明明;劉瑞煌;袁宇波;楊景剛;張宸宇;葛雪峰;姜云龍;繆惠宇
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/28;H01F27/30
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 徐昶

本發明公開了一種變壓器與電感集成結構，屬于電力電子技術領域。一種變壓器與電感集成結構，包括：矩形類磁芯；兩個對稱布置的拼接磁芯，均與所述矩形類磁芯呈正交布置；分別繞在兩個所述拼接磁芯上、且繞制方向相反的兩個電感繞組；分別繞在所述矩形類磁芯的兩個側柱上、且繞制方向相反的兩個原邊繞組；以及分別繞在所述矩形類磁芯的兩個側柱上、且繞制方向相反的兩個副邊繞組；其中，所述原邊繞組同心包繞在所述副邊繞組的外側。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種變壓器與電感集成結構。

背景技術

隨著材料科學的發展，以SiC和GaN為主的高速開關器件、以及鐵基納米晶等低損耗磁性材料被廣泛應用于開關電源中，高頻化、集成化和低損耗化已經成為開關電源的發展趨勢。事實表明提升開關頻率能減小設備體積，提升功率密度。雙有源變換器由于利用無源器件最少，具有寬輸入輸出范圍，易實現軟開關，結構對稱方便模塊化等，在大功率隔離型雙向DC-DC變換器中占據著非常重要的地位。在如今的直流配電網中，大功率電力電子變壓器對集成化的要求也更加迫切，其中高頻變壓器與電感這類磁性元件常常占據整個系統很大一部分的重量和體積，因此磁元件的磁集成技術成為電力電子領域的一個非常重要的研究熱點。磁集成前后系統的損耗特性，同樣也將成為一個磁集成方案必須要考慮的方面。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種變壓器與電感集成結構。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種變壓器與電感集成結構，包括：

矩形類磁芯；

兩個對稱布置的拼接磁芯，均與所述矩形類磁芯呈正交布置；

分別繞在兩個所述拼接磁芯上、且繞制方向相反的兩個電感繞組；

分別繞在所述矩形類磁芯的兩個側柱上、且繞制方向相反的兩個原邊繞組；以及

分別繞在所述矩形類磁芯的兩個側柱上、且繞制方向相反的兩個副邊繞組；

其中，所述原邊繞組同心包繞在所述副邊繞組的外側。

可選地，所述原邊繞組的繞組匝數之比、副邊繞組的繞組匝數之比以及電感繞組匝數之比，分別與其對應磁路總的磁阻大小成反比。

可選地，所述矩形類磁芯中間插入的氣隙。

可選地，兩個所述拼接磁芯與所述矩形類磁芯之間均插入氣隙。

可選地，通過所述變壓器繞組和功率電感繞組相互正交解耦。

可選地，所述矩形類磁芯為納米晶矩形磁芯、切割納米晶矩形磁芯或UU型鐵氧體磁芯。

可選地，拼接磁芯為采用I型鐵氧體磁芯、UU型鐵氧體磁芯或切割納米晶矩形磁芯。

可選地，所述的繞組構造為卷繞式繞組和/或平面式繞組。

可選地，兩個所述拼接磁芯與所述矩形類磁芯之間插入的氣隙寬度相等。

以及，上述的變壓器與電感集成結構在雙有源變換器中的應用。

本發明的有益效果：

通過布置兩條正交的磁通路徑，對高頻變壓器繞組和電感繞組實現相互之間的磁路解耦，在電氣參數上實現解耦的基礎上，在磁路上也將二者磁通路徑完全分開，達到降低磁芯損耗的目的，同時可以在不同電路拓撲應用場景下對高頻變壓器的勵磁電感與集成功率電感進行單獨設計，設計過程簡單。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1為現有技術中的雙有源變換器的電路原理圖