集成电感及应用所述集成电感的功率变换器制造技术

本发明专利技术提供一种集成电感，包括磁芯和N个绕组，所述磁芯包括第一磁柱、N个第二磁柱以及设置于所述第二磁柱两端的第一磁轭和第二磁轭；所述第一磁柱与所述N个第二磁柱分别平行间隔设置，所述第一磁柱与每一所述第二磁柱的间距相等；所述第二磁柱的一端通过所述第一磁轭与所述第一磁柱的一端连接，所述第二磁柱的另一端通过所述第二磁轭与所述第一磁柱的另一端连接；所述N个绕组一一对应地设置于所述N个第二磁柱上；其中，N为大于或等于2的整数。另，本发明专利技术还提供一种应用所述集成电感的功率变换器。所述集成电感可以减小所述功率变换器的体积和重量，降低磁损，提升功率变换器的效率。

【技术实现步骤摘要】
集成电感及应用所述集成电感的功率变换器
本专利技术涉及功率变换
，尤其涉及一种集成电感及应用所述集成电感的功率变换器。
技术介绍
在功率变换器中，采用交错并联技术可以减小纹波电流，只需较小的滤波电容即可满足功率变换器的纹波电流要求，可显著的降低滤波电容的成本，并提升功率变换器的效率。例如，在光伏逆变器中，更小的纹波电流意味着更小的纹波电压，可有效的提高最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)控制器的电压采样精度，提升逆变器的效率。采用交错关联技术的功率变换器包括并联的多个功率桥臂，多个功率桥臂与多个分立的电感一一对应连接，并且以交错方式运行。然而，采用分立电感进行交错并联后，同等功率下所需要的滤波电感数目增加一倍，导致功率变换器的生产成本上升；同时，由于滤波电感数目的增加，使得功率变换器的组装工序更加复杂，导致生产工时增加；再者，在采用分立电感进行交错并联的功率变换器中，每个电感承受相同的伏秒，使得电感的磁损增大，不利于提升功率变换器的效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种集成电感，以减小功率变换器体积和重量，降低电感的磁损，提升功率变换器的效率。另，本专利技术还提供一种应用所述集成电感的功率变换器。本专利技术第一方面提供一种集成电感，包括磁芯和N个绕组，所述磁芯包括第一磁柱、N个第二磁柱以及设置于所述第二磁柱两端的第一磁轭和第二磁轭；其中，N为大于或等于2的整数；所述第一磁柱与所述N个第二磁柱分别平行间隔设置，所述第一磁柱与每一所述第二磁柱的间距相等；所述第二磁柱的一端通过所述第一磁轭与所述第一磁柱的一端连接，所述第二磁柱的另一端通过所述第二磁轭与所述第一磁柱的另一端连接；所述N个绕组一一对应地设置于所述N个第二磁柱上。所述集成电感通过将所述N个绕组集成于一副磁芯上，从而可以有效减小电感的体积和重量；同时，所述N个绕组共用所述第一磁柱，从而使得磁场中的低频分量在所述第一磁柱中相互抵消，只留有高频成分，从而可以使用低损耗的磁芯材料，以减小所述集成电感的磁损。结合第一方面，需要说明的是，所述第一磁轭嵌入所述第一磁柱的一端，并与所述第一磁柱之间形成第一接触面；所述第二磁轭嵌入所述第一磁柱的另一端，并与所述第一磁柱之间形成第二接触面；其中，通过所述第一接触面的磁通密度与通过所述第二接触面的磁通密度相同。进一步地，任意两个所述第一接触面的面积相等，且任意两个所述第二接触面的面积相等。进一步地，所述第一磁轭的中轴线垂直于所述第一磁柱，所述第一接触面的面积大于所述第一磁轭垂直于所述中轴线的横截面面积；所述第二磁轭的中轴线垂直于所述第一磁柱，所述第二接触面的面积大于所述第二磁轭垂直于所述中轴线的横截面面积。通过将每一所述第一磁轭和每一所述第二磁轭嵌入到所述第一磁柱中，实现嵌入连接，可以有效增加每一所述第一磁轭和每一所述第二磁轭与所述第一磁柱之间的接触面面积，从而可以提升所述每一第一磁轭或每一第二磁轭与所述第一磁柱之间的接触面的磁通容量，降低所述第一磁柱出现磁饱和的风险。进一步地，所述第一接触面和所述第二接触面相对于所述第一磁柱的中心对称。通过将每一第二磁柱对应的第一接触面和第二接触面设置为相对于所述第一磁柱的中心对称，从而可以保证通过所述第一接触面的磁通密度与通过所述第二接触面的磁通密度相同。进一步地，所述第一接触面与穿过所述第一磁轭和所述第一磁柱的磁力线之间存在一定的夹角；所述第二接触面与穿过所述第二磁轭和所述第一磁柱的磁力线之间存在一定的夹角。进一步地，所述第一接触面和所述第二接触面均为L形曲面。可选地，所述第一接触面和所述第二接触面均为弧形曲面。结合第一方面，需要说明的是，所述第一磁柱的一端将任意两个所述第一磁轭相互隔离，所述第一磁柱的另一端将任意两个所述第二磁轭相互隔离。通过将每一所述第一磁轭单独与所述第一磁柱的一端连接，使得任意两个所述第一磁轭之间不存在直接接触，并将每一所述第二磁轭单独与所述第一磁柱的另一端连接，使得任意两个所述第二磁轭之间也不存在直接接触，从而可以实现所述N个绕组之间的解耦合，因此可根据实际应用的需求分别调节所述N个绕组的电感量，此外，还可以在负载较小时，将所述N个绕组中的至少一个绕组设置为休眠状态，以降低功率变换器的功耗。结合第一方面，需要说明的是，所述第一磁柱由无内部气隙的磁性材料制成，所述第二磁柱、第一磁轭和第二磁轭由有内部气隙的磁性材料制成；所述第一磁柱的磁导率大于所述第二磁柱、第一磁轭和第二磁轭的磁导率。进一步地，所述第一磁柱由非晶、铁氧体或硅钢制成；所述第二磁柱、第一磁轭和第二磁轭均由铁硅铝粉或非晶粉制成。由于所述第一磁柱与所述第二磁柱分别采用不同磁导率的磁性材料制成，同时，所述第一磁轭、第二磁轭与所述第二磁柱材料相同，且所述第一磁柱的磁导率大于所述第二磁柱、第一磁轭和第二磁轭的磁导率，相当于将磁路短路，从而可以获得更好的解耦效果。结合第一方面，需要说明的是，所述N个绕组产生的磁场包括低频成分和高频成分，所述磁场中的低频成分在所述第一磁柱中相互抵消，所述磁场中的高频成分保留。本专利技术第二方面提供一种功率变换器，包括集成电感和N个开关桥臂，所述集成电感包括磁芯和N个绕组，所述磁芯包括第一磁柱、N个第二磁柱以及设置于所述第二磁柱两端的第一磁轭和第二磁轭；其中，N为大于或等于2的整数；所述第一磁柱与所述N个第二磁柱分别平行间隔设置，所述第一磁柱与每一所述第二磁柱的间距相等；所述第二磁柱的一端通过所述第一磁轭与所述第一磁柱的一端连接，所述第二磁柱的另一端通过所述第二磁轭与所述第一磁柱的另一端连接；所述N个绕组一一对应地设置于所述N个第二磁柱上；所述N个绕组分别与所述N个开关桥臂一一对应连接。结合第二方面，需要说明的是，所述集成电感为如本专利技术第一方面所提供的集成电感，所述功率变换器包括轻载工作模式，在所述轻载工作模式下，所述N个绕组中的至少一个绕组被设置为休眠状态。所述功率变换器通过应用所述集成电感，从而可以有效减小所述功率变换器的体积和重量；同时，由于所述集成电感的N个绕组之间为解耦合状态，因此可根据实际应用的需求分别调节所述N个绕组的电感量；此外，还可以在负载较小时，将所述功率变换器切换为轻载工作模式，即将所述N个绕组中的至少一个绕组设置为休眠状态，从而可以降低所述功率变换器的功耗，并提升所述功率变换器在轻载时的工作效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一个实施例提供的集成电感的结构示意图；图2是图1所示集成电感的磁芯中磁通量的波形示意图；图3是本专利技术一个实施例提供的集成电感的结构示意图；图4是本专利技术一个实施例提供的磁芯的结构示意图；图5是本专利技术一个实施例提供的磁芯的结构示意图；图6是本专利技术一个实施例提供的集成电感的结构示意图；图7是本专利技术一个实施例提供的集成电感的结构示意图；图8本专利技术一个实施例提供的功率变换器的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的实施例进行描述。在功率变换
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【技术保护点】
一种集成电感，其特征在于，所述集成电感包括磁芯和N个绕组，所述磁芯包括第一磁柱、N个第二磁柱以及设置于所述第二磁柱两端的第一磁轭和第二磁轭；其中，N为大于或等于2的整数；所述第一磁柱与所述N个第二磁柱分别平行间隔设置，所述第一磁柱与所述第二磁柱的间距相等；所述第二磁柱的一端通过所述第一磁轭与所述第一磁柱的一端连接，所述第二磁柱的另一端通过所述第二磁轭与所述第一磁柱的另一端连接；所述N个绕组一一对应地设置于所述N个第二磁柱上。

【技术特征摘要】
1.一种集成电感，其特征在于，所述集成电感包括磁芯和N个绕组，所述磁芯包括第一磁柱、N个第二磁柱以及设置于所述第二磁柱两端的第一磁轭和第二磁轭；其中，N为大于或等于2的整数；所述第一磁柱与所述N个第二磁柱分别平行间隔设置，所述第一磁柱与所述第二磁柱的间距相等；所述第二磁柱的一端通过所述第一磁轭与所述第一磁柱的一端连接，所述第二磁柱的另一端通过所述第二磁轭与所述第一磁柱的另一端连接；所述N个绕组一一对应地设置于所述N个第二磁柱上。2.如权利要求1所述的集成电感，其特征在于，所述第一磁轭嵌入所述第一磁柱的一端，并与所述第一磁柱之间形成第一接触面；所述第二磁轭嵌入所述第一磁柱的另一端，并与所述第一磁柱之间形成第二接触面；其中，通过所述第一接触面的磁通密度与通过所述第二接触面的磁通密度相同。3.如权利要求2所述的集成电感，其特征在于，所述第一磁轭的中轴线垂直于所述第一磁柱，所述第一接触面的面积大于所述第一磁轭垂直于所述中轴线的横截面面积；所述第二磁轭的中轴线垂直于所述第一磁柱，所述第二接触面的面积大于所述第二磁轭垂直于所述中轴线的横截面面积。4.如权利要求2或3所述的集成电感，其特征在于，所述第一接触面和所述第二接触面相对于所述第一磁柱的中心对称。5.如权利要求2-4任意一项所述的集成电感，其特征在于，所述第一接触面和所述第二接触面均为L形曲面。6.如权利要求2-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶飞，石磊，傅电波，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44