一种适用于带嵌入式滤波器双向DC-DC变流器的无源元件集成装置

一种适用于带嵌入式滤波器双向dc-dc变流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嵌入式滤波器双向dc-dc变流器的无源元件集成装置。


背景技术：

2.带嵌入式滤波器双向dc-dc变流器是一种将双有源桥与滤波电容巧妙结合的直流转直流变流器，该变流器的优势在于其拓扑结构简单且具有较高的传输效率。然而，带嵌入式滤波器双向dc-dc变流器中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，将四个耦合电感和六个滤波电容集成在一对e-e磁芯中，可以显著提高该变流器的功率密度，所以其在数据中心和新能源并网等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嵌入式滤波器双向dc-dc变流器的无源元件集成装置有以下优点：(1) 能有效消除输入输出端的电流纹波和电压谐波，减小线路和器件损耗；(2) 能够实现全部开关器件的零电压开通，提高变流器效率；(3) 能实现输入输出之间的电气隔离。


技术实现要素：

4.本发明解决上述问题的技术方案是：一种适用于带嵌入式滤波器双向dc-dc变流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绕制在第一e型磁芯的中间磁柱上、第二柔性多层带材集成绕组绕制在第二e型磁芯的中间磁柱上；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、第二电介质带材、第三导体带材、第二绝缘带材、第四导体带材、第三电介质带材、第五导体带材、第四电介质带材和第六导体带材；所述的第二柔性多层带材集成绕组由里到外依次排列第三绝缘带材、第七导体带材、第五电介质带材、第八导体带材、第六电介质带材、第九导体带材、第四绝缘带材、第十导体带材、第七电介质带材、第十一导体带材、第八电介质带材和第十二导体带材。
5.所述的第一导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第十二导体带材右端口、第一开关管源极和第二开关管漏极共同连接在一起；所述的第二导体带材左端口与第一电源正极相连，其右端口分别与第十导体带材左端口和第一开关管漏极共同连接在一起；所述的第三导体带材左端口分别与第十一导体带材右端口和第二开关管源极共同连接在一起，其右端口悬空不接入电路；所述的第四导体带材左端口分别与第九导体带材左端口、第三开关管源极和第四开关管漏极共同连接在一起，其右端口悬空不接入电路；所述的第五导体带材左端口分别与第七导体带材右端口和第三开关管漏极共同连接在一起，其右
端口与第二电源正极相连；所述的第六导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第八导体带材左端口和第四开关管源极共同连接在一起；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右端口与第二电源负极相连；所述的第九导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第十导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第十一导体带材左端口与第一电源负极相连；所述的第十二导体带材左端口悬空不接入电路。
6.所述的第二导体带材构成第一耦合电感；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；所述的第二导体带材、第二电介质带材和第三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二耦合电感；所述的第四导体带材、第三电介质带材和第五导体带材共同构成第五滤波电容；所述的第五导体带材、第四电介质带材和第六导体带材共同构成第六滤波电容；所述的第八导体带材构成第四耦合电感；所述的第七导体带材、第五电介质带材和第八导体带材共同构成第八滤波电容；所述的第八导体带材、第六电介质带材和第九导体带材共同构成第七滤波电容；所述的第十一导体带材构成第三耦合电感；所述的第十导体带材、第七电介质带材和第十一导体带材共同构成第四滤波电容；所述的第十一导体带材、第八电介质带材和第十二导体带材共同构成第三滤波电容。
7.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第一耦合电感、第二耦合电感、第一滤波电容、第五滤波电容；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三耦合电感、第四耦合电感、第三滤波电容、第七滤波电容；所述的第二滤波电容与第四滤波电容并联构成的第九滤波电容、第六滤波电容与第八滤波电容并联构成的第十滤波电容。
8.本发明的有益效果在于：从实际需求出发，提出一种适用于带嵌入式滤波器双向dc-dc变流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，一种适用于带嵌入式滤波器双向dc-dc变流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绕制在第一e型磁芯3的中间磁柱上、第二柔性多层带材集成绕组2绕制在第二e型磁芯4的中间磁柱上；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、第一电介质带材7、第二导体带材8、第二电介质带材9、第三导体带材10、第二绝缘带材11、第四导体带材12、第三电介质带材13、第五导体带材14、
第四电介质带材15和第六导体带材16；所述的第二柔性多层带材集成绕组2由里到外依次排列第三绝缘带材17、第七导体带材18、第五电介质带材19、第八导体带材20、第六电介质带材21、第九导体带材22、第四绝缘带材23、第十导体带材24、第七电介质带材25、第十一导体带材26、第八电介质带材27和第十二导体带材28。
15.所述的第一导体带材6左端口悬空不接入电路，其右端口38分别与第十二导体带材28右端口、第一开关管30源极和第二开关管31漏极共同连接在一起；所述的第二导体带材8左端口35与第一电源29正极相连，其右端口37分别与第十导体带材24左端口和第一开关管30漏极共同连接在一起；所述的第三导体带材10左端口39分别与第十一导体带材26右端口和第二开关管31源极共同连接在一起，其右端口悬空不接入电路；所述的第四导体带材12左端口43分别与第九导体带材22左端口、第三开关管32源极和第四开关管33漏极共同连接在一起，其右端口悬空不接入电路；所述的第五导体带材14左端口42分别与第七导体带材18右端口和第三开关管32漏极共同连接在一起，其右端口40与第二电源34正极相连；所述的第六导体带材16左端口悬空不接入电路，其右端口44分别与第八导体带材20左端口和第四开关管33源极共同连接在一起；所述的第七导体带材18左端口悬空不接入电路；所述的第八导体带材20右端口41与第二电源34负极相连；所述的第九导体带材22右端口悬空不接入电路；所述的第十导体带材24右端口悬空不接入电路；所述的第十一导体带材26左端口36与第一电源29负极相连；所述的第十二导体带材28左端口悬空不接入电路。
16.如图3-图5所示，所述的第二导体带材8构成第一耦合电感45；所述的第一导体带材6、第一电介质带材7和第二导体带材8共同构成第一滤波电容46；所述的第二导体带材8、第二电介质带材9和第三导体带材10共同构成第二滤波电容47；所述的第五导体带材14构成第二耦合电感51；所述的第四导体带材12、第三电介质带材13和第五导体带材14共同构成第五滤波电容52；所述的第五导体带材14、第四电介质带材15和第六导体带材16共同构成第六滤波电容53；所述的第八导体带材20构成第四耦合电感54；所述的第七导体带材18、第五电介质带材19和第八导体带材20共同构成第八滤波电容56；所述的第八导体带材20、第六电介质带材21和第九导体带材22共同构成第七滤波电容55；所述的第十一导体带材26构成第三耦合电感48；所述的第十导体带材24、第七电介质带材25和第十一导体带材26共同构成第四滤波电容50；所述的第十一导体带材26、第八电介质带材27和第十二导体带材28共同构成第三滤波电容49。
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第一耦合电感45、第二耦合电感51、第一滤波电容46、第五滤波电容52；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三耦合电感48、第四耦合电感54、第三滤波电容49、第七滤波电容55；所述的第二滤波电容47与第四滤波电容50并联构成的第九滤波电容57、第六滤波电容53与第八滤波电容56并联构成的第十滤波电容58。