交流电源装置制造方法及图纸

一种交流电源装置1，具有：用于获得交流电输出的交流电产生桥路10；各自包括两个开关部件的PWM控制桥路20，30；以及连接至PWM控制桥路20，30的耦合电抗器40。耦合电抗器40包括：芯体43；以及绕组41，42，它们在一个端部处连接至PWM控制桥路20，30的相应输出端，同时经由芯体43被彼此耦合。绕组41，42被分别缠绕为使得在芯体43内产生的磁通彼此抵消的方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流电源装置
本专利技术涉及交流电源装置。
技术介绍
现如今，开关电源装置具有开关装置和滤波器，该滤波器例如为直流到直流转换器和直流到交流转换器，其在十分广泛的领域中得到了应用，例如消费类和工业类装备。在这些开关电源装置中，重视的是紧凑性、轻量性和高效率，并且它们的设计所针对的功率越高，对于这些特点的需求越大。除其他之外，例如，如专利文献1和非专利文献1中的传统技术的说明中所述，即使在根据有效(RMS)值基础以与直流到直流转换器相同的输出电流操作时，在UPS(uninterruptiblepowersupply，不间断电源)和功率调节器中使用的直流到交流转换器也倾向于瞬时承受流过其中的过电流。因此，传统的直流到交流转换器可具有2或3或更大的波峰因子(波高比：峰值电流值与有效电流值的比值)，并因此需要可以处理相当大的峰值电流的滤波电路。因此，与直流到直流转换器相比，直流到交流转换器在扼流圈和电容器的材料特性或电气特性方面遵循更严格的条件。另一方面，通过在前所未有的高频率下驱动具有滤波电路的直流到交流转换器中的开关装置，能够减小形成滤波电路的扼流圈的电感值以及电容器的电容值，即便如此，也能够提供与先前相同的输出纹波电流和电压。这有助于减小整个电源装置的尺寸和重量。现有技术文献专利文献专利文献1：特公平7-86784号公报非专利文献非专利文献1：Tektronix有限公司所著《功率测量原理——电压、电流、功率测量要点(特别是，波峰因子为2.5)》(在线)，2011年2月(2013年12月3日检索)，检索自URL：jp.tek.com/dl/55Z_29828_0_3.pdf
技术实现思路
技术问题然而，通过在高频率下驱动开关装置来减小电源装置的尺寸也具有劣势，例如增加了开关损耗、增加了栅极驱动电路中的功率消耗以及增加了扼流圈中的芯体损耗。因此，不宜在没有经过详细考虑的情况下改变设计，并且特别是在具有大波峰因子的直流到交流转换器中，为了抑制磁饱和而将滤波电路制作的更大是不合适的。为了应对专利技术人遇到的上述问题，本专利技术目的在于提供一种不易出现故障的、紧凑的高效交流电源装置。解决问题的方式根据本文公开的一个方面，一种交流电源装置包括：交流电产生桥路，其用于产生交流电输出；第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路，它们各自包括两个开关装置；以及耦合电抗器，其连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路。耦合电抗器包括：芯体；以及第一绕组和第二绕组，它们各自的一个端部连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路的相应输出端子，第一绕组和第二绕组通过芯体被耦合在一起。第一绕组和第二绕组缠绕的方向为使得第一绕组和第二绕组在芯体内产生的磁通彼此抵消(第一构造)。在根据第一构造的交流电源装置中，优选地，在第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路中，开关装置在彼此之间具有半个周波的相位差的情况下被打开和关闭(第二构造)。在根据第一构造或第二构造的交流电源装置中，优选地，芯体包括相互结合的至少一个第一芯体和第二芯体，第一芯体是与第二芯体独立的构件。优选地，第一绕组和第二绕组围绕第一芯体缠绕的方向为使得第一绕组和第二绕组在第一芯体内产生的磁通彼此抵消，并且第一绕组和第二绕组都不缠绕在第二芯体上。优选地，第二芯体被设置为使得穿过第二芯体的磁通在耦合电抗器中产生漏电感(第三构造)。在根据第三构造的交流电源装置中，优选地，在第二芯体中产生的磁通的变化频率大于开关装置的驱动频率(第四构造)。在根据第三构造或第四构造的交流电源装置中，优选地，第一芯体由具有各向同性绝缘阻抗的材料形成(第五构造)。在根据第三构造至第五构造中任一个的交流电源装置中，优选地，第一芯体由具有各向异性绝缘阻抗的材料形成。优选地，第二芯体被设置为覆盖第一芯体的侧表面的至少一部分(第六构造)。在根据第六构造的交流电源装置中，优选地，芯体还包括磁屏蔽构件，其用于将穿过第一芯体与第二芯体之间的磁通的路径限制在相对于第一芯体的侧向方向(第七构造)。在根据第六构造或第七构造的交流电源装置中，优选地，第二芯体的、除了其与第一芯体耦合的部分之外的部分的横截面面积大于第二芯体的与第一芯体耦合的部分的横截面面积(第八构造)。在根据第三构造至第八构造中任一个的交流电源装置中，优选地，第二芯体中饱和磁通的密度等于或大于第一芯体中饱和磁通的密度(第九构造)。根据本文公开的另一个方面，一种交流电源装置包括：交流电产生桥路，其用于产生交流电输出；第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路，它们各自包括两个开关装置；以及耦合电抗器，其连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路。耦合电抗器包括：芯体；以及第一绕组和第二绕组，它们各自的一个端部连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路的相应输出端子，第一绕组和第二绕组通过芯体被耦合在一起。芯体包括相互结合的至少第一芯体和第二芯体。第一芯体和第二芯体都由具有各向异性绝缘阻抗的相同材料制成，并且都被形成为使得它们的绝缘阻抗不沿着磁通穿过第一芯体和第二芯体的方向而变化。第一绕组和第二绕组在第一芯体上所缠绕的方向使得第一绕组和第二绕组在第一芯体内产生的磁通彼此抵消，并且第一绕组和第二绕组都不缠绕在第二芯体上。第二芯体被设置为使得穿过第二芯体的磁通在耦合电抗器中产生漏电感(第十构造)。在根据第一构造至第十构造中任一个的交流电源装置中，优选地，开关装置的驱动频率根据输出电流而变化(第十一构造)。在根据第一构造至第十一构造中任一个的交流电源装置中，优选地，开关装置中的至少一个包括SiC半导体或GaN半导体(第十二构造)。本专利技术的有益效果根据本文公开的本专利技术，能够提供一种不易出现故障的、紧凑的高效交流电源装置。附图说明图1是示出交流电源装置的整体构造的电路图；图2是表示交流电源装置的基本操作的时序图；图3是示出根据第一实施方式的耦合电抗器的示意图；图4是耦合电抗器的等效电路图；图5是示出具有各向异性绝缘阻抗的芯体材料的例子的示意图；图6是示出根据第二实施方式的耦合电抗器的示意图；图7是沿线X1-X2截取的剖视图；图8A是沿线X1-X2截取的第一变型例的剖视图；图8B是沿线X1-X2截取的第二变型例的剖视图；图8C是沿线X1-X2截取的第三变型例的剖视图；图8D是沿线X1-X2截取的第四变型例的剖视图；图9是示出根据第三实施方式的耦合电抗器的示意图。具体实施方式<交流电源装置(整体构造)>图1是示出交流电源装置的整体构造的电路图。根据构造例的交流电源装置1是直流到交流转换器(逆变器)，其将通过直流电源E1供应的直流电压Vdc(例如，直流320V)转换为所需的交流电压Vac(例如，交流200V)从而将其供应至负载RL。交流电源装置1包括交流电产生桥路10、PWM(脉冲宽度调制)控制桥路20和30、耦合电抗器40、输入电容器50以及输出电容器60。交流电产生桥路10包括在直流电源E1的正极端子与负极端子之间串联地连接的开关装置11和12(在所示例子中，为N沟道MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管))，并且在预定的交流电频率下(例如，60Hz)以互补的方式使开关装置11和12打开和关闭，从而产生交流电输出。PWM控制桥路20和30分别包括开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电源装置，其包括：交流电产生桥路，其用于产生交流电输出；第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路，它们各自包括两个开关装置；以及耦合电抗器，其连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路，其中：耦合电抗器包括：芯体；以及第一绕组和第二绕组，它们各自的一个端部连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路的相应输出端子，第一绕组和第二绕组通过芯体被耦合在一起，并且第一绕组和第二绕组缠绕的方向为使得第一绕组和第二绕组在芯体内产生的磁通彼此抵消。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.13 JP 2016-0800731.一种交流电源装置，其包括：交流电产生桥路，其用于产生交流电输出；第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路，它们各自包括两个开关装置；以及耦合电抗器，其连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路，其中：耦合电抗器包括：芯体；以及第一绕组和第二绕组，它们各自的一个端部连接至第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路的相应输出端子，第一绕组和第二绕组通过芯体被耦合在一起，并且第一绕组和第二绕组缠绕的方向为使得第一绕组和第二绕组在芯体内产生的磁通彼此抵消。2.根据权利要求1所述的交流电源装置，其中，在第一PWM控制桥路和第二PWM控制桥路中，开关装置在彼此之间具有半个周波的相位差的情况下被打开和关闭。3.根据权利要求1或2所述的交流电源装置，其中：芯体包括结合的至少第一芯体和第二芯体，第一芯体是独立于第二芯体的构件，第一绕组和第二绕组围绕第一芯体缠绕的方向为使得第一绕组和第二绕组在第一芯体内产生的磁通彼此抵消，并且第一绕组和第二绕组都不缠绕在第二芯体上，并且第二芯体被设置为使得穿过第二芯体的磁通在耦合电抗器中产生漏电感。4.根据权利要求3所述的交流电源装置，其中，在第二芯体中产生的磁通的变化频率大于开关装置的驱动频率。5.根据权利要求3或4所述的交流电源装置，其中，第一芯体由具有各向同性绝缘阻抗的材料形成。6.根据权利要求3-5中任一项所述的交流电源装置，其中：第一芯体由具有各向异性绝缘阻抗的材料形成，并且第二芯体被设置为覆盖第一芯体的侧表面的至少一部分。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岳浩隆，中小原佑辅，鹤谷守，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP