一种适用于准谐振ZVS升压变压器的无源元件集成装置

一种适用于准谐振zvs升压变压器的无源元件集成装置
技术领域
1.本发明公开一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置。


背景技术：

2.准谐振zvs升压变换器是一种用于太阳能系统的升压变换器，该变换器的优势在于其开关管能够实现零电压导通和零电流关断，并且能够得到较大的升压增益。由于准谐振zvs升压变换器采用大量的无源元件会增加装置的尺寸和体积。因此，本发明引入了柔性多层带材无源元件集成技术，将三个并联电容、一个升压电感、一个串联谐振电感和一个变压器全部有效地集成在一对磁芯中，可以显著提高该升压变换器的功率密度，所以其在一些大功率、高压大电流应用领域得到了广泛的重视和研究。
3.本发明面向一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置有以下优点：l 开关损耗小，能够实现零电压导通和零电流关断从而降低开关损耗，提高了升压变换器的功率因数；高功率密度、软开关和同步整流技术可大幅提高工作频率从而显著减小无源元件体积。


技术实现要素：

4.本发明解决上述问题的技术方案是：一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置包括第一柔性多层带材集成绕组和第二柔性多层带材集成绕组、第一e型磁芯和第二e型磁芯；第一e型磁芯位于第二e型磁芯上方且与第二e型磁芯相对接触设置；第一柔性多层带材集成绕组和第二柔性多层带材集成绕组分别绕制在两个相对设置的e型磁芯的左、右两个磁柱上。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；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二绝缘带材、第二导体带材、第一电介质带材、第三导体带材、第一漏感带材、第三绝缘带材、第四导体带材、第二电介质带材、第五导体带材、第四绝缘带材、第六导体带材、第三电介质带材、第七导体带材。
5.所述的一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一导体带材左端口与光伏板正极相连，其右端口分别与第一二极管阳极、第六导体带材右端口共同接着一起；所述的第二导体带材左端口与第一开关管漏极相连，其右端口分别与第五导体带材左端口、第六导体带材左端口共同接着一起；所述的第三导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第一开关管源极、第七导体带材左端口、负载负极、光伏板负极共同接着一起；所述的第四导体带材左端口与负载正极相连，其右端口与第一二极管阴极相连；所述的第五导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第七导体带材右端口悬空不接入电路。
6.所述的一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一导体带材构成变换器的升压电感；所述的第二导体带材构成变换器中变压器的原
边；所述的第一漏感带材通过设置其厚度来调节变压器漏感大小，以此替代第一串联谐振电感；所述的第二导体带材、第一电介质带材、第三导体带材共同构成第一并联电容；所述的第四导体带材构成变换器中变压器的第一副边；所述的第四导体带材、第二电介质带材、第五导体带材共同构成第二并联电容；所述的第六导体带材构成变换器中变压器的第二副边；所述的第六导体带材、第三电介质带材、第七导体带材共同构成第三并联电容。
7.所述的一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为变换器升压电感；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变压器原边、变压器第一副边、变压器第二副边、第一并联电容、第二并联电容、第三并联电容和第一串联谐振电感。
8.本发明的有益效果在于：从实际需求出发，提出一种适用于准谐振zvs升压变换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示意图。
10.图2为本发明装置的爆炸示意图。
11.图3为本发明装置的连接示意图。
12.图4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，一种适用于准谐振zvs升压变换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和第二柔性多层带材集成绕组2、第一e型磁芯3和第二e型磁芯4；第一e型磁芯3位于第二e型磁芯4上方且与第二e型磁芯4相对接触设置；第一柔性多层带材集成绕组1和第二柔性多层带材集成绕组2分别绕制在两个相对设置的e型磁芯的左、右两个磁柱上。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5、第一导体带材6；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二绝缘带材7、第二导体带材8、第一电介质带材9、第三导体带材10、第一漏感带材11、第三绝缘带材12、第四导体带材13、第二电介质带材14、第五导体带材15、第四绝缘带材16、第六导体带材17、第三电介质带材18、第七导体带材19。
15.所述的第一导体带材6左端口与光伏板20正极24相连，其右端口分别与第一二极管22阳极25、第六导体带材17右端口共同接着一起；所述的第二导体带材8左端口与第一开关管23漏极30相连，其右端口分别与第五导体带材15左端口、第六导体带材17左端口共同接着一起28；所述的第三导体带材10左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第一开关管23源极29、第七导体带材19左端口、负载21负极29、光伏板20负极29共同接着一起；所述的第四导体带材13左端口与负载21正极27相连，其右端口与第一二极管22阴极26相连；所述的第五导体带材15右端口悬空不接入电路；所述的第七导体带材19右端口悬空不接入电路。
16.如图3-图4所示，所述的第一导体带材6构成变换器的升压电感31；所述的第二导
体带材8构成变换器中变压器的原边36；所述的第一漏感带材11通过设置其厚度来调节变压器漏感大小，以此替代第一串联谐振电感37；所述的第二导体带材8、第一电介质带材9、第三导体带材10共同构成第一并联电容38；所述的第四导体带材13构成变换器中变压器的第一副边32；所述的第四导体带材13、第二电介质带材14、第五导体带材15共同构成第二并联电容33；所述的第六导体带材17构成变换器中变压器的第二副边34；所述的第六导体带材17、第三电介质带材18、第七导体带材19共同构成第三并联电容35。
17.所述的第一柔性多层带材集成绕组1形成的集总参数模型为变换器升压电感31；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变压器原边36、变压器第一副边32、变压器第二副边34、第一并联电容38、第二并联电容33、第三并联电容35和第一串联谐振电感37。


技术特征：
1.一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：包括第一柔性多层带材集成绕组和第二柔性多层带材集成绕组、第一e型磁芯和第二e型磁芯；第一e型磁芯位于第二e型磁芯上方且与第二e型磁芯相对接触设置；第一柔性多层带材集成绕组和第二柔性多层带材集成绕组分别绕制在两个相对设置的e型磁芯的左、右两个磁柱上；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；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二绝缘带材、第二导体带材、第一电介质带材、第三导体带材、第一漏感带材、第三绝缘带材、第四导体带材、第二电介质带材、第五导体带材、第四绝缘带材、第六导体带材、第三电介质带材、第七导体带材。2.根据权利要求1所述的一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一导体带材左端口与光伏板正极相连，其右端口分别与第一二极管阳极、第六导体带材右端口共同接着一起；所述的第二导体带材左端口与第一开关管漏极相连，其右端口分别与第五导体带材左端口、第六导体带材左端口共同接着一起；所述的第三导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第一开关管源极、第七导体带材左端口、负载负极、光伏板负极共同接着一起；所述的第四导体带材左端口与负载正极相连，其右端口与第一二极管阴极相连；所述的第五导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第七导体带材右端口悬空不接入电路。3.根据权利要求1所述的一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一导体带材构成变换器的升压电感；所述的第二导体带材构成变换器中变压器的原边；所述的第一漏感带材通过设置其厚度来调节变压器漏感大小，以此替代第一串联谐振电感；所述的第二导体带材、第一电介质带材、第三导体带材共同构成第一并联电容；所述的第四导体带材构成变换器中变压器的第一副边；所述的第四导体带材、第二电介质带材、第五导体带材共同构成第二并联电容；所述的第六导体带材构成变换器中变压器的第二副边；所述的第六导体带材、第三电介质带材、第七导体带材共同构成第三并联电容。4.根据权利要求1所述的一种适用于准谐振zvs升压变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一柔性多层带材集成绕组形成的集总参数模型为变换器升压电感；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变压器原边、变压器第一副边、变压器第二副边、第一并联电容、第二并联电容、第三并联电容和第一串联谐振电感。

技术总结
本发明公开一种适用于准谐振ZVS升压变换器的无源元件集成装置，其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、第一E型磁芯和第二E型磁芯；第一E型磁芯位于第二E型磁芯上方且与第二E型磁芯相对接触设置；第一柔性多层带材集成绕组和第二柔性多层带材集成绕组分别绕制在两个相对设置的E型磁芯的左、右两个磁柱上。本发明从实际出发，采用柔性带材集成技术创制的两个集成绕组，将三个并联电容、一个升压电感、一个串联谐振电感和一个变压器全部有效地集成在一种E-E型磁芯结构中，有效缩减了无源元件的体积，提高了电路功率密度。率密度。


技术研发人员：邓成 唐杰 邵武
受保护的技术使用者：邵阳学院
技术研发日：2021.06.04
技术公布日：2022/12/5