專利名稱：集成電感器、并聯(lián)均流電路和具有并聯(lián)均流電路的逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于均勻分配并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路電流的集成電感器、包括該集成電感器的并聯(lián)均流電路和具有該并聯(lián)均流電路的逆變器。
背景技術(shù)：
在大功率逆變器裝置的研制過(guò)程中，當(dāng)單個(gè)開關(guān)管的容量無(wú)法滿足該逆變器的功率要求時(shí)，通常會(huì)選擇多個(gè)功率等級(jí)較小、市場(chǎng)貨源充足的開關(guān)管，如功率半導(dǎo)體開關(guān)管等，然后將所述多個(gè)開關(guān)管并聯(lián)接入逆變器電路中以滿足該逆變器的功率要求。但是，由于功率半導(dǎo)體開關(guān)管一般具有正溫度系數(shù)，且各開關(guān)管自身參數(shù)的不一致以及逆變器電路布局的不對(duì)稱，導(dǎo)致所述多個(gè)開關(guān)管并聯(lián)時(shí)會(huì)引起各開關(guān)管的電流分配不均衡。并且當(dāng)所述多個(gè)開關(guān)管直接并聯(lián)時(shí)，承受電流最大的開關(guān)管最容易發(fā)生過(guò)流，一旦該開關(guān)管因過(guò)流而損壞后，其原來(lái)所承受的電流自然會(huì)加到其它的開關(guān)管上，可能會(huì)造成其它開關(guān)管因過(guò)流而損壞。目前，在開關(guān)管并聯(lián)電路中，為了使各并聯(lián)支路的電流均勻分配，除了選用特性一致的開關(guān)器件以外，通常采用在并聯(lián)支路上串聯(lián)電阻或電感器(也稱電抗器、電感線圈)等措施來(lái)解決并聯(lián)支路的均流(即電流均勻分配)問(wèn)題。其中，串聯(lián)電阻的方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))均流效果好等優(yōu)點(diǎn)，但其動(dòng)態(tài)均流效果較差，且串聯(lián)的電阻上的功率損耗較大，因此該方法一般只用于小容量的電力電子裝置中；串聯(lián)電感器的方法雖然可以解決動(dòng)態(tài)均流的問(wèn)題，但其均流效果不是很理想，而在每個(gè)并聯(lián)支路上分別串聯(lián)一個(gè)用于均流的電感器，且每個(gè)電感器均設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的磁芯，會(huì)增加整個(gè)電路結(jié)構(gòu)的體積和重量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種用于均勻分配并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路電流的集成電感器、包括該集成電感器的并聯(lián)均流電路和 具有該并聯(lián)均流電路的逆變器。解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是所述集成電感器，用于均勻分配并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的電流，其中，所述集成電感器包括多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，所述輸入端的數(shù)量與所述并聯(lián)電路中并聯(lián)支路的數(shù)量相同，所述輸出端的數(shù)量與其輸入端的數(shù)量相同；所述每個(gè)輸入端處與輸出端處均設(shè)有一個(gè)電感線圈，且所有電感線圈均繞制在同一個(gè)磁芯上。優(yōu)選的是，所述磁芯具有多個(gè)伸出端，所述伸出端的數(shù)量與所述并聯(lián)電路中并聯(lián)支路的數(shù)量相同；每個(gè)伸出端上均繞制有一個(gè)輸入端電感線圈與一個(gè)輸出端電感線圈，且繞制在每個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈均與繞制在另一個(gè)伸出端上的輸出端電感線圈串聯(lián)，使得每一對(duì)繞制在同一個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈與輸出端電感線圈形成一組耦合電感，可有效的提高并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)均流特性。
進(jìn)一步優(yōu)選，每一個(gè)繞制在伸出端上的輸入端電感線圈的同名端均位于其電流輸入端，每一個(gè)繞制在伸出端上的輸出端電感線圈的同名端均位于其電流輸出端。本發(fā)明同時(shí)提供一種并聯(lián)均流電路，包括多個(gè)并聯(lián)支路電路，其還包括上述的集成電感器，所述集成電感器的各輸入端電感線圈分別與該并聯(lián)均流電路中各并聯(lián)支路相連，所述集成電感器的各輸出端電感線圈并聯(lián)成一路輸出。優(yōu)選的是，所述并聯(lián)均流電路為開關(guān)管并聯(lián)均流電路。優(yōu)選的是，所述并聯(lián)均流電路的并聯(lián)支路不少于三路。本發(fā)明同時(shí)還提供一種逆變器，其具有并聯(lián)均流電路，所述并聯(lián)均流電路采用上述的并聯(lián)均流電路。有益效果
現(xiàn)有技術(shù)中，在并聯(lián)電路的每個(gè)并聯(lián)支路上均需串聯(lián)一個(gè)獨(dú)立的電感器，而每個(gè)電感器均需設(shè)置單獨(dú)的磁芯，所述磁芯一般采用環(huán)形的磁芯，因此一個(gè)并聯(lián)電路就需設(shè)置多個(gè)環(huán)形磁芯，其增加了整個(gè)電路結(jié)構(gòu)的重量，而且其安裝在逆變器上所占用的空間也比較大；而本發(fā)明所述的集成電感器只需設(shè)置一個(gè)磁芯，也就是說(shuō)，采用所述集成電感器的并聯(lián)電路也只需設(shè)置一個(gè)磁芯，例如采用所述集成電感器的并聯(lián)電路包含三個(gè)并聯(lián)支路，則該集成電感器可選用E型磁芯，而一個(gè)E型磁芯的重量要比三個(gè)環(huán)形磁芯的重量輕，且所述集成電感器的各電感線圈均繞制在該E型磁芯上后，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)較為緊湊，其安裝在逆變器上所占用的空間較小?？梢姴捎帽景l(fā)明的一個(gè)集成電感器與采用現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)獨(dú)立的電感器相比，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)的體積大大減小，重量減輕，有效的簡(jiǎn)化了現(xiàn)有的并聯(lián)電路?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于與每個(gè)并聯(lián)支路相連的電感器均是獨(dú)立的電感器，使得各并聯(lián)支路的電感量和磁飽和度都不會(huì)完全相同；而本發(fā)明中，所述集成電感器中的各電感線圈均繞制在同一個(gè)磁芯上，因此各并聯(lián)支路也就不存在磁飽和度不同的問(wèn)題；而且每個(gè)并聯(lián)支路的電感量不只是由與本支路串聯(lián)的電感線圈的電感量決定，同時(shí)還由與其他支路串聯(lián)的電感線圈和與本支路串聯(lián)的電感線圈之間產(chǎn)生的互感量(即每組耦合電感中的兩個(gè)電感線圈之間產(chǎn)生的互感量)決定，所以每組耦合電感中的兩個(gè)分別與不同并聯(lián)支路串聯(lián)的電感線圈之間存在的電感量差異可以通過(guò)所述兩個(gè)電感線圈之間的互感量來(lái)平衡，最終使得各并聯(lián)支路中總的電感量基本上保持一致。所以，從理論上可知，本發(fā)明所述集成電感器中形成的多組耦合電感的均流效果比現(xiàn)有技術(shù)中獨(dú)立設(shè)置的電感器的效果好很多；經(jīng)實(shí)際檢測(cè)可知，現(xiàn)有技術(shù)中在每個(gè)并聯(lián)支路上串聯(lián)獨(dú)立電感器后，各支路的動(dòng)態(tài)不均流度可達(dá)40%以上，靜態(tài)不均流度可達(dá)20%以上，而采用本發(fā)明所述集成電感器后，各支路的動(dòng)態(tài)不均流度和靜態(tài)不均流度均小于5%?？梢姳景l(fā)明所述集成電感器有效的提高了并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)均流特性。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I中開關(guān)管并聯(lián)均流電路的原理示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I中逆變器的電路原理示意圖；圖3為圖2中開關(guān)|吳塊的具體電路不意圖。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明集成電感器、包括該集成電感器的并聯(lián)均流電路和具有該并聯(lián)均流電路的逆變器作進(jìn)一步詳細(xì)描述。所述集成電感器其用于均勻分配并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的電流，其中，所述集成電感器包括多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，所述輸入端的數(shù)量與所述并聯(lián)電路中并聯(lián)支路的數(shù)量相同，所述輸出端的數(shù)量與其輸入端的數(shù)量相同；所述每個(gè)輸入端處與輸出端處均設(shè)有一個(gè)電感線圈，且所有電感線圈均繞制在同一個(gè)磁芯上。實(shí)施例I :如圖I所示，本實(shí)施例中，所述并聯(lián)均流電路采用開關(guān)管并聯(lián)均流電路，所述開關(guān)管并聯(lián)均流電路的并聯(lián)支路為三路，分別為開關(guān)管I支路、開關(guān)管2支路以及開關(guān)管3支路。所述用于均勻分配該開關(guān)管并聯(lián)均流電路各并聯(lián)支路電流的集成電感器包括三 個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端。所述集成電感器的每個(gè)輸入端分別與所述均流電路中的一個(gè)并聯(lián)支路相連，所述集成電感器的所有輸出端并聯(lián)成一路輸出，所述每個(gè)輸入端處與輸出端處均設(shè)有一個(gè)電感線圈，即共設(shè)有六個(gè)電感線圈，且所有電感線圈均繞制在同一個(gè)磁芯上。具體的，所述輸入端電感線圈分別為與開關(guān)管I支路輸出端相連的輸入端電感線圈L13、與開關(guān)管2支路輸出端相連的輸入端電感線圈L21、以及與開關(guān)管3支路輸出端相連的輸入端電感線圈L32 ;所述輸出端電感線圈分別為與輸入端電感線圈L13串聯(lián)的輸出端電感線圈L12、與輸入端電感線圈L21串聯(lián)的輸出端電感線圈L23、以及與輸入端電感線圈L32串聯(lián)的輸出端電感線圈L31，所述輸出端電感線圈L12、輸出端電感線圈L23以及輸出端電感線圈L31并聯(lián)成一路輸出。可見，所述集成電感器包括六個(gè)電感線圈，且所述六個(gè)電感線圈均繞制在一個(gè)磁芯上。本實(shí)施例中，所述磁芯采用E型磁芯(也稱E字型磁芯)，該E型磁芯具有三個(gè)伸出端，分別為伸出端Tl、伸出端T2以及伸出端T3，所述三個(gè)伸出端均連接至同一個(gè)連接端(圖I中未示出)上。所述六個(gè)電感線圈分別繞制在E型磁芯的三個(gè)伸出端上，且每個(gè)伸出端上均繞制有一個(gè)輸入端電感線圈與一個(gè)輸出端電感線圈。其中，繞制在每個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈均與繞制在另一個(gè)伸出端上的輸出端電感線圈串聯(lián)，使得每一對(duì)繞制在同一個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈與輸出端電感線圈形成一組耦合電感。且每一個(gè)繞制在伸出端上的輸入端電感線圈的同名端均位于其電流輸入端，每一個(gè)繞制在伸出端上的輸出端電感線圈的同名端均位于其電流輸出端。如圖I所示，所述集成電感器的具體繞制方式為所述輸入端電感線圈L13與輸出端電感線圈L31繞制在伸出端Tl上，且輸入端電感線圈L13的同名端位于其電流輸入端，輸出端電感線圈L31的同名端位于其電流輸出端；所述輸入端電感線圈L21與輸出端電感線圈L12繞制在伸出端T2上，且輸入端電感線圈L21的同名端位于其電流輸入端，輸出端電感線圈L12的同名端位于其電流輸出端；所述輸入端電感線圈L32與輸出端電感線圈L23繞制在伸出端T3上，且輸入端電感線圈L32的同名端位于其電流輸入端，輸出端電感線圈L23的同名端位于其電流輸出端。通過(guò)上述方法繞制而成的集成電感器中，共形成三組耦合電感，其分別為，輸入端電感線圈L13與輸出端電感線圈L31形成的一組耦合電感；輸入端電感線圈L21與輸出端電感線圈L12形成的一組耦合電感；輸入端電感線圈L32與輸出端電感線圈L23形成的一組耦合電感。本實(shí)施例中，所述集成電感器應(yīng)用于具有三路并聯(lián)支路的并聯(lián)電路中，且包含三組耦合電感。同理，如果集成電感器需應(yīng)用在具有四路或更多路并聯(lián)支路的并聯(lián)電路中，則其應(yīng)包含四組或更多組所述耦合電感。本實(shí)施例同時(shí)提供一種并聯(lián)均流電路，包括多個(gè)并聯(lián)支路電路，其還包括上述的集成電感器，所述集成電感器的各輸入端電感線圈分別與該并聯(lián)均流電路中各并聯(lián)支路相連，所述集成電感器的各輸出端電感線圈并聯(lián)成一路輸出，即該并聯(lián)均流電路的各并聯(lián)支路經(jīng)所述集成電感器后并聯(lián)輸出。本實(shí)施例同時(shí)還提供一種逆變器，其具有并聯(lián)均流電路，所述并聯(lián)均流電路采用上述的并聯(lián)均流電路。如圖2、3所示，所述逆變器電路采用三相全橋逆變電路，共包括六個(gè)開關(guān)模塊，其 中，每個(gè)開關(guān)模塊包括三個(gè)并聯(lián)的開關(guān)管，其分別為開關(guān)管I、開關(guān)管2以及開關(guān)管3，為提高這三個(gè)并聯(lián)開關(guān)管支路的均流效果，將開關(guān)管I、開關(guān)管2以及開關(guān)管3的輸出端分別與集成電感器的三個(gè)輸入端相連，集成電感器的三個(gè)輸出端并聯(lián)后輸出，即所述三個(gè)開關(guān)管并聯(lián)支路以及集成電感器組成并聯(lián)均流電路。實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述并聯(lián)均流電路的并聯(lián)支路為兩路。相應(yīng)的，用于均勻分配該并聯(lián)均流電路各并聯(lián)支路電流的集成電感器只包括兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，即該集成電感器包括兩個(gè)輸入端電感線圈與兩個(gè)輸出端電感線圈，并繞制在一個(gè)磁芯上。所述磁芯采用U型磁芯，該U型磁芯包括兩個(gè)伸出端，所述兩個(gè)伸出端均連接至同一個(gè)連接端上。其中，繞制在每一個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈均與繞制在另一個(gè)伸出端上的輸出端電感線圈串聯(lián)，使得每一對(duì)繞制在同一個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈與輸出端電感線圈形成一組耦合電感，也即形成兩組耦合電感。本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)以及作用都與實(shí)施例I相同，這里不再贅述。可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成電感器，其用于均勻分配并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的電流，其特征在于，所述集成電感器包括多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，所述輸入端的數(shù)量與所述并聯(lián)電路中并聯(lián)支路的數(shù)量相同，所述輸出端的數(shù)量與其輸入端的數(shù)量相同；所述每個(gè)輸入端處與輸出端處均設(shè)有一個(gè)電感線圈，且所有電感線圈均繞制在同一個(gè)磁芯上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電感器，其特征在于，所述磁芯具有多個(gè)伸出端，所述伸出端的數(shù)量與所述并聯(lián)電路中并聯(lián)支路的數(shù)量相同；每個(gè)伸出端上均繞制有一個(gè)輸入端電感線圈與一個(gè)輸出端電感線圈，且繞制在每個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈均與繞制在另一個(gè)伸出端上的輸出端電感線圈串聯(lián)，使得每一對(duì)繞制在同一個(gè)伸出端上的輸入端電感線圈與輸出端電感線圈形成一組稱合電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電感器，其特征在于，每一個(gè)繞制在伸出端上的輸入端電感線圈的同名端均位于其電流輸入端，每一個(gè)繞制在伸出端上的輸出端電感線圈的同名端均位于其電流輸出端。
4.一種并聯(lián)均流電路，包括多個(gè)并聯(lián)支路電路，其特征在于，所述并聯(lián)均流電路還包括權(quán)利要求1-3之一所述的集成電感器，所述集成電感器的各輸入端電感線圈分別與該并聯(lián)均流電路中各并聯(lián)支路相連，所述集成電感器的各輸出端電感線圈并聯(lián)成一路輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均流電路，其特征在于，所述并聯(lián)均流電路為開關(guān)管并聯(lián)均流電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均流電路，其特征在于，所述并聯(lián)均流電路的并聯(lián)支路大于或等于三路。
7.一種逆變器，其具有并聯(lián)均流電路，其特征在于，所述并聯(lián)均流電路采用權(quán)利要求4-6之一所述的并聯(lián)均流電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成電感器，其用于均勻分配并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的電流，其中，所述集成電感器包括多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，所述輸入端的數(shù)量與所述并聯(lián)電路中并聯(lián)支路的數(shù)量相同，所述輸出端的數(shù)量與其輸入端的數(shù)量相同；所述每個(gè)輸入端處與輸出端處均設(shè)有一個(gè)電感線圈，且所有電感線圈均繞制在同一個(gè)磁芯上。相應(yīng)地，提供一種采用上述集成電感器的并聯(lián)均流電路以及具有所述并聯(lián)均流電路的逆變器。采用本發(fā)明所述集成電感器的并聯(lián)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比其并聯(lián)支路的均流效果更好，有效地提高了并聯(lián)電路的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)均流特性。
文檔編號(hào)H01F37/00GK102682980SQ20121005983
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者劉樂(lè)陶, 劉偉增, 馬超群 申請(qǐng)人:特變電工新疆新能源股份有限公司, 特變電工西安電氣科技有限公司