一种耦合电感元件和微逆系统逆变拓扑结构技术方案

本发明专利技术公开一种耦合电感元件和微逆系统逆变拓扑结构，包括耦合电感元件包括第一磁芯、第二磁芯，和分别绕制在磁芯上的原边绕组和副边绕组，线圈绕磁芯1圈为1匝，原边绕组和副边绕组匝数分别为整数匝加0.5匝；接入电流后，原边绕组和副边绕组上的整数匝线圈产生耦合电感，原边绕组和副边绕组上的0.5匝线圈产生共模电感。本方案将两个独立电感磁集成为单个耦合电感，使得电感数量由原来的两个变为一个，该耦合电感元件减少了电感数量，同时减小损耗，降低电感成本。降低电感成本。降低电感成本。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合电感元件和微逆系统逆变拓扑结构


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，具体的涉及微逆系统的耦合电感逆变电路拓扑领域。

技术介绍

[0002]随着分布式发电的发展，微型逆变器系统由于在发电效率、安全和可靠性方面的优势，越来越受到市场的重视，但微逆系统的成本和工作效率是制约其发展的重要因素。实际中往往采用2路或4路输入代替单路输入方案来降低成本，输出也往往采用双路输出代替单路输出。
[0003]传统的逆变电路方案采用全桥双电感电路，存在双极性和单极性两种控制方式，电路结构框图如图1，其中S1、S2、S3、S4构成高频的开关桥臂，L1、L2为两个独立的PFC电感，L1与L2的一端与高频的开关桥臂中点相连，另一端与电容滤波器相连接，然后接入电网。这种滤波电感虽然结构简单，便于控制，但是体积和损耗较大，电感成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的缺点，提出一种耦合电感元件。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
[0006]一种耦合电感元件，耦合电感元件包括第一磁芯、第二磁芯，和分别绕制在磁芯上的原边绕组和副边绕组，线圈绕磁芯1圈为1匝，原边绕组和副边绕组匝数分别为整数匝加0.5匝；
[0007]接入电流后，原边绕组和副边绕组上的整数匝线圈产生耦合电感，原边绕组和副边绕组上的0.5匝线圈产生共模电感。
[0008]优选的，耦合电感元件的原边绕组和副边绕组的匝数比为1:1。
[0009]优选的，耦合电感元件包括一组异名端和一组同名端。
[0010]优选的，耦合电感的等效电感量符合以下公式：
[0011][0012]其中，L
2_1
为耦合电感的等效电感量，μ0为空气隙磁导率，s
gap
为磁芯中柱面积，l
gap
为空气隙长度。
[0013]优选的，共模电感的等效电感量符合以下公式：
[0014][0015]其中，L
2_2
为共模电感的等效电感量，μ
r
为磁芯磁导率，S
a
为磁芯边柱面积，l
a
为磁路长度。
[0016]有益效果：本方案将两个独立电感磁集成为单个耦合电感，使得电感数量由原来的两个变为一个，该耦合电感元件减少了电感数量，同时减小损耗，降低电感成本。
[0017]进一步提出一种微逆系统逆变拓扑结构，提供了一种耦合电感逆变拓扑结构，解
决了传统耦合电感在多路并联输出时内部共模环流问题。包括：开关桥臂电路和电感电路，所述开关桥臂电路与所述电感电路串联连接，用于进行逆变；
[0018]所述电感电路采用上述提出的耦合电感元件，所述耦合电感元件的一组异名端连接开关桥臂电路中点，所述耦合电感元件的一组引出端与电容滤波器两端连接，并接入电网。
[0019]优选的，所述开关桥臂电路采用的开关元件包括三极管或MOS管或IGBT管。
[0020]优选的，开关桥臂电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，第一桥臂、第二桥臂串联，第三桥臂和第四桥臂串联，所述耦合电感元件的一组异名端分别连接在第一桥臂和第二桥臂的中点，以及第三桥臂和第四桥臂的中点。
[0021]优选的，包括两组所述耦合电感元件和两组所述开关桥臂电路，每组耦合电感元件分别连接一组开关桥臂电路。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]由于常规耦合电感方案共模阻抗很低，导致抗共模干扰能力较弱，本专利技术技术方案增加共模阻抗，提高了共模干扰抑制能力，从而减小耦合电感之间的环流。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是传统的双电感拓扑结构图；
[0026]图2是实施例1的耦合电感拓扑结构第一种工作模态图；
[0027]图3是实施例1的耦合电感拓扑结构第二种工作模态图；
[0028]图4是实施例1的耦合电感拓扑结构第三种工作模态图；
[0029]图5是实施例1的耦合电感拓扑结构第四种工作模态图；
[0030]图6是传统并联输出耦合电感拓扑结构示意图；
[0031]图7是实施例2耦合电感拓扑结构图；
[0032]图8是实施例3耦合电感拓扑结构图；
[0033]图9是新型耦合电感和传统耦合电感绕制方法对比图；
[0034]图10是新型耦合电感等效电路图；
[0035]图11是2、3脚短接状态新型耦合电感剖面图；
[0036]图12是2、4脚短接状态新型耦合电感剖面图。
具体实施方式
[0037]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。
[0038]实施例1：
[0039]一种微逆系统逆变拓扑结构，包括开关桥臂电路和电感电路，所述开关桥臂电路与所述电感电路串联连接，用于进行逆变，电感电路包括耦合电感和共模电感，产生耦合电
感的电路结构和产生共模电感的电路结构连接，产生耦合电感的电路结构的一组异名端连接开关桥臂电路中点，产生共模电感的电路结构一组引出端与电容滤波器两端连接，并接入电网。
[0040]电感电路包括新型耦合电感元件，新型耦合电感元件包括第一磁芯、第二磁芯，和分别绕制在磁芯上的原边绕组和副边绕组，线圈绕磁芯1圈为1匝，原边绕组和副边绕组匝数分别为整数匝加0.5匝；原边绕组和副边绕组的匝数比为1:1，则原边绕组和副边绕组匝数分别为N+0.5匝。
[0041]接入电流i后，原边绕组和副边绕组上的整数匝线圈产生耦合电感，原边绕组和副边绕组上的0.5匝线圈产生共模电感。本方案将传统的双电感拓扑中的两个独立电感磁集成为单个耦合电感，使得电感数量由原来的两个变为一个，该新型耦合电感元件减少了电感数量，同时减小损耗，降低电感成本。
[0042]开关桥臂电路通过高频开关组成，包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，第一桥臂和第二桥臂串联，第三桥臂和第四桥臂串联，高频开关分别为S1、S2、S3、S4，通过控制开关时间实现对电感电流的控制；新型耦合电感元件有引出端1、2、3、4，其中一组异名端2、3与电容滤波器相连接，然后接入电网，另一组异名端1、4端分别连接开关桥臂的中点，即第一桥臂和第二桥臂的中点和第三桥臂和第四桥臂的中点。
[0043]当电网电压处于正半周时，逆变器电流方向为正，有以下工作模态。
[0044]图2
‑
图5：C1为直流母线滤波电容，C2为电网侧滤波电容，L1为耦合的PFC电感(即新型耦合电感)。
[0045]工作模态1：如图2所示，高频开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合电感元件，其特征在于，耦合电感元件包括第一磁芯、第二磁芯，和分别绕制在磁芯上的原边绕组和副边绕组，线圈绕磁芯1圈为1匝，原边绕组和副边绕组匝数分别为整数匝加0.5匝；接入电流后，原边绕组和副边绕组上的整数匝线圈产生耦合电感，原边绕组和副边绕组上的0.5匝线圈产生共模电感。2.根据权利要求1所述的耦合电感元件，其特征在于，耦合电感元件的原边绕组和副边绕组的匝数比为1:1。3.根据权利要求1所述的耦合电感元件，其特征在于，耦合电感元件包括一组异名端和一组同名端。4.根据权利要求1所述的耦合电感元件，其特征在于，耦合电感的等效电感量符合以下公式：其中，L
2_1
为耦合电感的等效电感量，μ0为空气隙磁导率，S
gap
为磁芯中柱面积，l
gap
为空气隙长度。5.根据权利要求1所述的耦合电感元件，其特征在于，共模电感的等效电感量符合以下公式：其中，L
2_2
为共模电感的等效电感量，μ
r
为磁芯磁导率，S
a<...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣强，杨波，赵一，李威辰，
申请(专利权)人：杭州禾迈电力电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：