一种适用于混合补偿电路的无源元件集成装置

1.本发明公开了一种适用于混合补偿电路的无源元件集成装置。


背景技术：

2.混合补偿电路是一种混合并联lcl网络与串联cl网络的直流转直流电路拓扑，能保证磁元件之间存在较大的垂直或水平错位空间时仍具有固定的功率输出，该补偿电路的优势在于能够有效地消除由于磁元件自感、漏感和互感的振动引起的磁偏。然而，该混合补偿电路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，将两个并联谐振电感、两个并联谐振电容、四个串联谐振电感和四个串联谐振电容全部集成在一组e-i-e型磁芯中，可以显著提高该混合补偿电路的功率密度，所以其在电动汽车充电领域得到了广泛的重视和研究。
3.本发明面向一种适用于混合补偿电路的无源元件集成装置有以下优点：(1) 能够实现功率的双向流动；(2) 能够提升动态充电时的电能传输效率；(3) 能够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：一种适用于混合补偿电路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；第一柔性多层带材集成绕组和第三柔性多层带材集成绕组分别绕制在第一e型磁芯的左右两个磁柱上；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、第一电介质带材和第二导体带材；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、第三导体带材、第二电介质带材、第四导体带材、第三绝缘带材、第五导体带材、第三电介质带材、第六导体带材、第四绝缘带材、第七导体带材、第四电介质带材、第八导体带材、第五绝缘带材、第九导体带材、第五电介质带材和第十导体带材；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。
5.所述的第一导体带材左端口与第一电源上端相连，其右端口与第三导体带材左端口相连；所述的第二导体带材左端口悬空不接入电路，其右端口分别与第四导体带材左端口、第五导体带材左端口、第一电源下端和第二电源上端共同连接着一起；所述的第三导体带材右端口悬空不接入电路；所述的第四导体带材左端口悬空不接入电路；所述的第五导体带材左端口悬空不接入电路；所述的第六导体带材左端口与第二电源下端相连，右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，其右端口与第十一导体带材左端口相连；所述的第八导体带材左端口与第九导体带材左端口、第十二导体带材左端
口、第三电源下端和第四电源上端共同连接着一起，其右端口悬空不接入电路；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左端口悬空不接入电路，其右端口与第四电源下端相连；所述的第十一导体带材右端口与第三电源上端相连；所述的第十二导体带材右端口悬空不接入电路。
6.所述的第一导体带材构成第一并联谐振电感；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并联谐振电容；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一串联谐振电容；所述的第四导体带材构成第一串联谐振电感；所述的第五导体带材构成第二串联谐振电感；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二串联谐振电容；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三串联谐振电容；所述的第八导体带材构成第三串联谐振电感；所述的第九导体带材构成第四串联谐振电感；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四串联谐振电容；所述的第十一导体带材构成第二并联谐振电感；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并联谐振电容。
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并联谐振电感和第一并联谐振电容；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串联谐振电感、第一串联谐振电容、第二串联谐振电感、第二串联谐振电容、第三串联谐振电感、第三串联谐振电容、第四串联谐振电感和第四串联谐振电容；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并联谐振电感和第二并联谐振电容。
8.本发明的有益效果在于：从实际需求出发，提出一种适用于混合补偿电路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，一种适用于混合补偿电路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、第一i型磁芯5、第一e型磁芯4和第二e型磁芯6；第一e型磁芯4位于第一i型磁芯5上方且与第一i型磁芯4相对接触设置、第二e型磁芯6位于第一i型磁芯4下方且与第一i型磁芯4相对接触设置；第一柔性多层带材集成绕组1和第三柔性多层带材集成绕组3分别绕制在第一e型磁芯4的左右两个磁柱上；第二柔性多层带材集成绕组2绕制在第二e型磁芯6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7、第一导体带材8、第一电介质带材9和第二导体带材10；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11、第三导体带材12、第二电介质带材13、第四导体带材14、第三绝缘带材15、第
五导体带材16、第三电介质带材17、第六导体带材18、第四绝缘带材19、第七导体带材20、第四电介质带材21、第八导体带材22、第五绝缘带材23、第九导体带材24、第五电介质带材25和第十导体带材26；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六绝缘带材27、第十一导体带材28、第六电介质带材29和第十二导体带材30。
15.所述的第一导体带材8左端口35与第一电源31上端相连，其右端口38与第三导体带材12左端口相连；所述的第二导体带材10左端口悬空不接入电路，其右端口36分别与第四导体带材14左端口、第五导体带材16左端口、第一电源31下端和第二电源32上端共同连接着一起；所述的第三导体带材12右端口悬空不接入电路；所述的第四导体带材14左端口悬空不接入电路；所述的第五导体带材16左端口悬空不接入电路；所述的第六导体带材18左端口37与第二电源32下端相连，右端口悬空不接入电路；所述的第七导体带材20左端口悬空不接入电路，其右端口39与第十一导体带材28左端口相连；所述的第八导体带材22左端口41与第九导体带材24左端口、第十二导体带材30左端口、第三电源33下端和第四电源34上端共同连接着一起，其右端口悬空不接入电路；所述的第九导体带材24右端口悬空不接入电路；所述的第十导体带材26左端口悬空不接入电路，其右端口42与第四电源34下端相连；所述的第十一导体带材28右端口40与第三电源33上端相连；所述的第十二导体带材30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8构成第一并联谐振电感43；所述的第一导体带材8、第一电介质带材9和第二导体带材10共同构成第一并联谐振电容44；所述的第三导体带材12、第二电介质带材13和第四导体带材14共同构成第一串联谐振电容45；所述的第四导体带材14构成第一串联谐振电感46；所述的第五导体带材16构成第二串联谐振电感47；所述的第五导体带材16、第三电介质带材17和第六导体带材18共同构成第二串联谐振电容48；所述的第七导体带材20、第四电介质带材21和第八导体带材22共同构成第三串联谐振电容49；所述的第八导体带材22构成第三串联谐振电感50；所述的第九导体带材24构成第四串联谐振电感51；所述的第九导体带材24、第五电介质带材25和第十导体带材26共同构成第四串联谐振电容52；所述的第十一导体带材28构成第二并联谐振电感53；所述的第十一导体带材28、第六电介质带材29和第十二导体带材30共同构成第二并联谐振电容54。
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并联谐振电感43和第一并联谐振电容44；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串联谐振电感46、第一串联谐振电容45、第二串联谐振电感47、第二串联谐振电容48、第三串联谐振电感50、第三串联谐振电容49、第四串联谐振电感51和第四串联谐振电容52；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并联谐振电感53和第二并联谐振电容54。