一种电流控制型磁阀式柔性电感器、变压器和LLC谐振变换器制造技术

一种电流控制型磁阀式柔性电感器，由一个“EE”形铁芯、两个直流控制线圈和一个交流线圈构成；在“EE”形铁芯的两个侧柱上形成两个磁阀，在“EE”铁芯的中柱上有气隙；两个直流控制线圈分别绕在“EE”形铁芯的两个侧柱上，交流线圈绕在“EE”形铁芯的中柱上；两个直流控制线圈串联，并通过直流控制电流；调节直流控制电流的大小，可以改变两个磁阀的磁饱和程度，实现交流线圈电感量的超宽范围调节。本发明专利技术的有益效果是：所提供的柔性电感器，具有直流控制线圈匝数少、电流小，交流线圈电感量调节范围大等优点，用于LLC谐振变换器，可以实现变换器的超宽输入、输出电压范围和超宽负载范围调节，以及多路并联变换器的均流控制。以及多路并联变换器的均流控制。以及多路并联变换器的均流控制。

【技术实现步骤摘要】
一种电流控制型磁阀式柔性电感器、变压器和LLC谐振变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子变换器领域，尤其是用于电力电子LLC谐振变换器中的电流控制型磁阀式柔性谐振电感器和柔性谐振变压器。

技术介绍

[0002]近年来，为各种用电设备提供电能的开关电源正朝着低电压、大电流、体积小、重量轻、效率高、薄型化和集成化方向发展，包括为计算机的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)和数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)等高精度、高速度微处理器提供精密电源的电压调整模块，以及近年来兴起的广泛应用于大数据中心、电动汽车、混合动力车、不间断电源、电能质量调节电源、航空电源、新能源发电及超导储能等领域的开关电源，这些开关电源通过采用谐振变换器尤其是LLC谐振变换器和LCC谐振变换器等谐振变换器的拓扑结构，使得这些谐振变换器能够实现其变压器原边开关管的零电压开通(ZVS)和副边开关管的零电流关断(ZCS)，具有低损耗、低开关应力、高效率和高功率密度等优点，因此，LLC谐振变换器和LCC谐振变换器等谐振变换器在上述领域中得到了广泛应用。
[0003]传统LLC谐振变换器面临两个主要问题：一是LLC谐振变换器采用变频控制进行输出电压和负载的调节，但是，在输入电压范围、输出电压范围和负载变化范围较宽时，LLC谐振变换器的开关频率变化范围也变宽，导致其谐振电感器和谐振变压器难以优化设计；二是为了扩充容量，LLC谐振变换器常常需要多相并联运行，然而由于各并联相的谐振元件存在容差(电感容差
±
5％，电容容差
±
5％)，导致各并联相的谐振电流和整流输出电流不均衡，严重时会损坏电路。
[0004]为了解决这两个问题，人们研究了可变电感器和可变变压器，然而，传统可变电感器和可变变压器的铁芯侧柱的截面积保持不变，铁芯侧柱需要很大的直流安匝数才能进入磁性材料的过渡区，进行谐振电感值的调节，导致直流控制绕组的匝数多、电流大，可变电感器和可变变压器的体积大、成本高、损耗大，而且电感值的调节范围也比较窄。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种电流控制型磁阀式柔性电感器和柔性变压器，用于LLC谐振变换器和LCC谐振变换器等谐振变换器，通过改变电流控制型磁阀式柔性电感器和柔性变压器的直流控制电流的大小，实现柔性电感器的电感值和柔性谐振变压器的励磁电感值的超宽范围调节，从而实现LLC谐振变换器的超宽输入、输出电压范围和超宽负载变化范围，以及多路并联LLC谐振变换器的均流控制。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种电流控制型磁阀式柔性电感器，由两个“E”形铁芯、两个直流控制线圈和一个交流线圈构成；所述“E”形铁芯的两个侧柱端部截面积小于侧柱其他部分的截面积，所述两个侧柱的端部长度相等，所述两个“E”形铁芯的中柱比侧柱短；所述两个“E”形铁芯的所有
磁柱分别正面相对放置，形成“EE”形铁芯，由所述“EE”形铁芯的四个两两正面相对放置的侧柱端部分别形成所述“EE”铁芯的两个磁阀；由于所述“EE”铁芯的中柱比侧柱短，在所述“EE”形铁芯的两个中柱之间形成气隙；所述两个直流控制线圈分别绕在所述“EE”形铁芯的四个两两正面相对放置的侧柱上，所述交流线圈绕在所述“EE”形铁芯的中柱上；所述两个直流控制线圈串联，并施加直流控制电压而产生直流控制电流，在所述“EE”形铁芯的四个侧柱和两个磁轭中产生直流磁通；在所述交流线圈中通过交流电流，在所述“EE”形铁芯的中柱中产生交流磁通，所述交流磁通一分为二，分别通过所述“EE”形铁芯的四个两两正面相对放置的侧柱；调节所述直流控制电压的大小，来改变所述直流控制电流的大小，控制所述两个磁阀的磁饱和程度，从而实现所述交流线圈的电感量的超宽范围调节。
[0008]本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的电流控制型磁阀式柔性电感器，具有直流控制线圈的匝数少、直流控制电流小、交流线圈的电感量调节范围大等优点，可以用于LLC谐振变换器和LCC谐振变换器等各种类型的谐振变换器，实现谐振变换器的超宽输入、输出电压范围和超宽负载变化范围调节，以及多路并联谐振变换器的均流控制。
[0009]以下结合附图以实施例作具体说明。
附图说明
[0010]图1是一种矩形磁阀式“EE”形铁芯的结构主视图。
[0011]图2是图1的一种电流控制型矩形磁阀式柔性电感器的结构主视图。
[0012]图3是图2的实施例二的一种电流控制型矩形磁阀式柔性变压器的结构主视图。
[0013]图4是图1的实施例三的一种两级矩形磁阀式“EE”形铁芯的结构主视图。
[0014]图5是图1的实施例四的一种梯形磁阀式“EE”形铁芯的结构主视图。
[0015]图6是图1的实施例五的一种梯形+矩形磁阀式“EE”形铁芯的结构主视图。
[0016]图7是图1的实施例六的一种四分之一圆弧+矩形磁阀式“EE”形铁芯的结构主视图。
[0017]图8是图1的实施例七的一种矩形磁阀式“EE”形铁芯的结构主视图。
[0018]图9是图8和图2的实施例七的一种电流控制型矩形磁阀式柔性电感器的结构主视图。
[0019]图10是图9的实施例八的一种电流控制型矩形磁阀式柔性变压器的结构主视图。
[0020]图11是图2的实施例九的基于电流控制型磁阀式柔性电感器的一种LLC谐振变换器的电路拓扑图。
[0021]图12是图3的实施例十的基于电流控制型磁阀式柔性变压器的一种LLC谐振变换器的电路拓扑图。
[0022]图中，1
‑“
E”形铁芯；2
‑“
E”形铁芯的外侧磁柱；3
‑“
E”形铁芯的中柱；4
‑“
E”形铁芯1的磁轭；5
‑
两个“E”形铁芯1的中柱3之间的气隙，2
‑1‑“
E”形铁芯1的外侧磁柱2的矩形小截面积端部；A
‑“
E”形铁芯1的外侧磁柱2的截面积；A1‑“
E”形铁芯1的外侧磁柱2的矩形端部2
‑
1的截面积，A1小于A；d
‑
端部2
‑
1的长度；6
‑
由两个“E”形铁芯1组成“EE”形铁芯，两个“E”形铁芯1的侧柱端部2
‑
1正面相对放置，形成长度为2d、截面积为A1的矩形磁阀；N
dc1
、N
dc2
‑
分别绕在“EE”形铁芯的四个两两相对放置的外侧磁柱2上的两个直流控制线圈；N
ac1
、N
ac2
‑
绕在“EE”形铁芯的两个相对放置的中柱3上的两个交流线圈；I
dc
‑
在两个串联的直流控制线圈
N
dc1
、N
dc2
中通过的直流控制电流；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流控制型磁阀式柔性电感器，由两个“E”形铁芯、两个直流控制线圈和一个交流线圈构成，其特征在于：所述“E”形铁芯的两个侧柱端部截面积小于侧柱其他部分的截面积，所述两个侧柱的端部长度相等，所述两个“E”形铁芯的中柱比侧柱短；所述两个“E”形铁芯的所有磁柱分别正面相对放置，形成“EE”形铁芯，由所述“EE”形铁芯的四个两两正面相对放置的侧柱端部分别形成所述“EE”铁芯的两个磁阀；由于所述“EE”铁芯的中柱比侧柱短，在所述“EE”形铁芯的两个中柱之间形成气隙；所述两个直流控制线圈分别绕在所述“EE”形铁芯的四个两两正面相对放置的侧柱上，所述交流线圈绕在所述“EE”形铁芯的两个正面相对放置的中柱上；所述两个直流控制线圈串联，并施加直流控制电压而产生直流控制电流，在所述“EE”形铁芯的四个侧柱和两个磁轭中产生直流磁通；在所述交流线圈中通过交流电流，在所述“EE”形铁芯的中柱中产生交流磁通，所述交流磁通一分为二，分别通过所述“EE”形铁芯的四个两两正面相对放置的侧柱；调节所述直流控制电压的大小，来改变所述直流控制电流的大小，可以控制所述两个磁阀的磁饱和程度，从而实现所述交流线圈的电感量的超宽范围调节。2.根据权利要求1所述的一种电流控制型磁阀式柔性电感器，其特征在于：在“EE”形铁芯的中柱上增加一个交流线圈，形成一种电流控制型磁阀式柔性变压器，权利要求1中柔性电感器的交流线圈作为所述柔性变压器的原边绕组，所增加的交流线圈作为所述柔性变压器的副边绕组；在所述原边绕组的输入端施加原边交流电压，产生原边交流电流，在所述“EE”形铁芯的铁芯中柱中产生原边交流磁通，并在所述副边绕组上产生感应电势，输出副边交流电流；所述原边交流磁通一分为二，分别通过所述“EE”形铁芯的四个两两正对放置的侧柱；调节所述直流控制电压的大小，来改变所述直流控制电流的大小，控制两个磁阀的磁饱和程度，从而实现所述柔性变压器原边绕组的励磁电感量的超宽范围调节。3.根据权利要求1所述的一种电流控制型磁阀式柔性电感器，其特征在于：将权利要求1中的一级磁阀增加为两级磁阀，其中第二级磁阀的截面积小于第一级磁阀的截面积；所述电流控制型磁阀式柔性电感器的直流控制线圈、交流线圈与权利要求1所述直流控制线圈、交流线圈相同。4.根据权利要求1所述的一种电流控制型磁阀式...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉岗，
申请(专利权)人：杨玉岗，
类型：发明
国别省市：