一种适用于带LC谐波滤波器和EMI滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置

一种适用于带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置
技术领域
1.本发明公开了一种适用于带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置。


背景技术：

2.该单相全桥逆变器通过使用lc谐波滤波器和emi滤波器，能够有效消除或削弱逆变器在高频大功率运行条件下由开关器件的寄生电容和结温扰动带来的不利影响，从而保证逆变器的正常运行。然而，该带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器使用了大量的无源元件，这无疑显著增加了装置的尺寸和体积，因此本发明引入了柔性多层带材无源元件集成技术，将两个滤波电感、四个滤波电容、两个滤波电阻、两个差模电感、一个差模电容、两个共模电感和两个共模电容全部集成在一组e-i-e型磁芯中，可以显著提高该单相全桥逆变器的功率密度，所以其在电能的高频大功率传输领域得到了广泛的重视和研究。
3.本发明面向一种适用于带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置有以下优点：(1) 能有效消除开关器件的寄生电容和结温扰动带来的不利影响；(2) 能有效抑制输入电源的电压和电流谐波。


技术实现要素：

4.本发明解决上述问题的技术方案是：一种适用于带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置包括第一柔性多层带材集成绕组、第二柔性多层带材集成绕组、第三柔性多层带材集成绕组、第四柔性多层带材集成绕组、第五柔性多层带材集成绕组、第六柔性多层带材集成绕组、第一i型磁芯、第一e型磁芯和第二e型磁芯；第一e型磁芯位于第一i型磁芯上方且与第一i型磁芯相对接触设置、第二e型磁芯位于第一i型磁芯下方且与第一i型磁芯相对接触设置；第二柔性多层带材集成绕组、第一柔性多层带材集成绕组、第三柔性多层带材集成绕组分别绕制在第一e型磁芯的左、中、右三个磁柱上；第五柔性多层带材集成绕组、第四柔性多层带材集成绕组、第六柔性多层带材集成绕组分别绕制在第二e型磁芯的左、中、右三个磁柱上；所述的第一柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第一绝缘带材、第一导体带材、第一电介质带材、第二导体带材、第二绝缘带材、第三导体带材、第二电介质带材和第四导体带材；所述的第二柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第三绝缘带材、第五导体带材、第三电介质带材和第六导体带材；所述的第三柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第四绝缘带材、第七导体带材、第四电介质带材和第八导体带材；所述的第四柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第五绝缘带材、第九导体带材、第五电介质带材、第十导体带材、第六绝缘带材、第十一导体带材、第六电介质带材和第十二导体带材；所述的第五柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第七绝缘带材、第十三导体带材、第七电介质带材和第十四导体带材；所述的第六柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列为第八绝缘带材、第十五导体带材、第八电介质带材和第十六导体
带材。
5.所述的第一导体带材左端口与电源正极相连，其右端口悬空不接入电路；所述的第二导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第三导体带材右端口、第六导体带材右端口和第七导体带材右端口共同连接着一起；所述的第三导体带材左端口悬空不接入电路；所述的第四导体带材左端口与电源负极相连，其右端口悬空不接入电路；所述的第五导体带材左端口与第一开关管源极相连，其右端口分别与第九导体带材左端口和第十一导体带材左端口共同接在一起；所述的第六导体带材左端口悬空不接入电路；所述的第七导体带材左端口悬空不接入电路；所述的第八导体带材左端口与第三开关管源极相连，其右端口分别与第十导体带材右端口和第十二导体带材右端口共同接在一起；所述的第九导体带材右端口与第十三导体带材左端口相连；所述的第十导体带材左端口悬空不接入电路；所述的第十一导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第十二导体带材左端口与第十六导体带材右端口相连；所述的第十三导体带材右端口与第一负载上端相连；所述的第十四导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第十五导体带材左端口、第一负载下端和第二负载上端共同接在一起；所述的第十五导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第十六导体带材左端口与第二负载下端相连。
6.所述的第一导体带材、第一电介质带材和第二导体带材共同构成第一滤波电容；所述的第三导体带材、第二电介质带材和第四导体带材共同构成第二滤波电容；所述的第五导体带材构成第一滤波电感；所述的第五导体带材、第三电介质带材和第六导体带材共同构成第三滤波电容；所述的第六导体带材采用锰铜等高电阻率导体材料构成第一滤波电阻；所述的第七导体带材采用锰铜等高电阻率导体材料构成第二滤波电阻；所述的第七导体带材、第四电介质带材和第八导体带材共同构成第四滤波电容；所述的第八导体带材构成第二滤波电感；所述的第九导体带材构成第一差模电感；所述的第十二导体带材构成第二差模电感；所述的第九导体带材、第五电介质带材和第十导体带材共同构成第一差模电容；所述的第十一导体带材、第六电介质带材和第十二导体带材共同构成第二差模电容；所述的第十三导体带材构成第一共模电感；所述的第十三导体带材、第七电介质带材和第十四导体带材共同构成第一共模电容；所述的第十五导体带材构成第二共模电感；所述的第十五导体带材、第八电介质带材和第十六导体带材共同构成第二共模电容。
7.所述的第一柔性多层带材集成绕组的集总参数模型为第一滤波电容和第二滤波电容；所述的第二柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为第一滤波电感、第三滤波电容和第一滤波电阻；所述的第三柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为第二滤波电阻、第四滤波电容和第二滤波电感；所述的第四柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为第一差模电感、第二差模电感、以及由第一差模电容与第二差模电容并联形成的第三差模电容；所述的第五柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为第一共模电感和第一共模电容；所述的第六柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为第二共模电感和第二共模电容。
8.本发明的有益效果在于：从实际需求出发，提出一种适用于带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置，其采用柔性多层带材集成技术以提高功率密度为目标，提升集成单元在电力电子装置中的可靠性与安全性。
附图说明
9.图1为本发明装置的整体结构示意图。
10.图2为本发明装置的爆炸结构示意图。
11.图3为本发明装置的连接示意图。
12.图4和图5为本发明装置的集总参数模型电路示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
14.如图1-图3所示，一种适用于带lc谐波滤波器和emi滤波器单相全桥逆变器的无源元件集成装置包括第一柔性多层带材集成绕组1、第二柔性多层带材集成绕组2、第三柔性多层带材集成绕组3、第四柔性多层带材集成绕组4、第五柔性多层带材集成绕组5、第六柔性多层带材集成绕组6、第一i型磁芯8、第一e型磁芯7和第二e型磁芯9；第一e型磁芯7位于第一i型磁芯8上方且与第一i型磁芯8相对接触设置、第二e型磁芯9位于第一i型磁芯8下方且与第一i型磁芯8相对接触设置；第二柔性多层带材集成绕组2、第一柔性多层带材集成绕组1、第三柔性多层带材集成绕组3分别绕制在第一e型磁芯7的左、中、右三个磁柱上；第五柔性多层带材集成绕组5、第四柔性多层带材集成绕组4、第六柔性多层带材集成绕组6分别绕制在第二e型磁芯9的左、中、右三个磁柱上；所述的第一柔性多层带材集成绕组1由里到外依次排列为第一绝缘带材10、第一导体带材11、第一电介质带材12、第二导体带材13、第二绝缘带材14、第三导体带材15、第二电介质带材16和第四导体带材17；所述的第二柔性多层带材集成绕组2由里到外依次排列为第三绝缘带材18、第五导体带材19、第三电介质带材20和第六导体带材21；所述的第三柔性多层带材集成绕组3由里到外依次排列为第四绝缘带材22、第七导体带材23、第四电介质带材24和第八导体带材25；所述的第四柔性多层带材集成绕组4由里到外依次排列为第五绝缘带材26、第九导体带材27、第五电介质带材28、第十导体带材29、第六绝缘带材30、第十一导体带材31、第六电介质带材32和第十二导体带材33；所述的第五柔性多层带材集成绕组5由里到外依次排列为第七绝缘带材34、第十三导体带材35、第七电介质带材36和第十四导体带材37；所述的第六柔性多层带材集成绕组6由里到外依次排列为第八绝缘带材38、第十五导体带材39、第八电介质带材40和第十六导体带材41。
15.所述的第一导体带材11左端口47与电源42正极相连，其右端口悬空不接入电路；所述的第二导体带材13左端口悬空不接入电路，其右端口49分别与第三导体带材15右端口、第六导体带材21右端口和第七导体带材23右端口共同连接着一起；所述的第三导体带材15左端口悬空不接入电路；所述的第四导体带材17左端口48与电源42负极相连，其右端口悬空不接入电路；所述的第五导体带材19左端口50与第一开关管43源极相连，其右端口52分别与第九导体带材27左端口和第十一导体带材31左端口共同接在一起；所述的第六导体带材21左端口悬空不接入电路；所述的第七导体带材23左端口悬空不接入电路；所述的第八导体带材25左端口51与第三开关管44源极相连，其右端口53分别与第十导体带材29右端口和第十二导体带材33右端口共同接在一起；所述的第九导体带材27右端口54与第十三导体带材35左端口相连；所述的第十导体带材29左端口悬空不接入电路；所述的第十一导体带材31右端口悬空不接入电路；所述的第十二导体带材33左端口55与第十六导体带材41
右端口相连；所述的第十三导体带材35右端口56与第一负载45上端相连；所述的第十四导体带材37左端口悬空不接入电路，其右端口58分别与第十五导体带材39左端口、第一负载45下端和第二负载46上端共同接在一起；所述的第十五导体带材39右端口悬空不接入电路；所述的第十六导体带材41左端口57与第二负载46下端相连。
16.如图3-图5所示，所述的第一导体带材11、第一电介质带材12和第二导体带材13共同构成第一滤波电容59；所述的第三导体带材15、第二电介质带材16和第四导体带材17共同构成第二滤波电容60；所述的第五导体带材19构成第一滤波电感61；所述的第五导体带材19、第三电介质带材20和第六导体带材21共同构成第三滤波电容62；所述的第六导体带材21采用锰铜等高电阻率导体材料构成第一滤波电阻63；所述的第七导体带材23采用锰铜等高电阻率导体材料构成第二滤波电阻64；所述的第七导体带材23、第四电介质带材24和第八导体带材25共同构成第四滤波电容65；所述的第八导体带材25构成第二滤波电感66；所述的第九导体带材27构成第一差模电感67；所述的第十二导体带材33构成第二差模电感68；所述的第九导体带材27、第五电介质带材28和第十导体带材29共同构成第一差模电容69；所述的第十一导体带材31、第六电介质带材32和第十二导体带材33共同构成第二差模电容70；所述的第十三导体带材35构成第一共模电感71；所述的第十三导体带材35、第七电介质带材36和第十四导体带材37共同构成第一共模电容72；所述的第十五导体带材39构成第二共模电感73；所述的第十五导体带材39、第八电介质带材40和第十六导体带材41共同构成第二共模电容74。
17.所述的第一柔性多层带材集成绕组1的集总参数模型为第一滤波电容59和第二滤波电容60；所述的第二柔性多层带材集成绕组2形成的集总参数模型为第一滤波电感61、第三滤波电容62和第一滤波电阻63；所述的第三柔性多层带材集成绕组3形成的集总参数模型为第二滤波电阻64、第四滤波电容65和第二滤波电感66；所述的第四柔性多层带材集成绕组4形成的集总参数模型为第一差模电感67、第二差模电感68、以及由第一差模电容69与第二差模电容70并联形成的第三差模电容75；所述的第五柔性多层带材集成绕组5形成的集总参数模型为第一共模电感71和第一共模电容72；所述的第六柔性多层带材集成绕组6形成的集总参数模型为第二共模电感73和第二共模电容74。