CN104410257B - 一种lcl滤波器的无源元件集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LCL滤波器的无源元件集成装置，包括第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组、第一E型磁芯、第二E型磁芯和I型磁芯，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组夹置于第一E型磁芯与第二E型磁芯中间，并由一个I型磁芯隔开，所述第一PCB集成绕组包括第一绕组、第二绕组和第一电介质，所述第二PCB集成绕组包括第三绕组、第四绕组和第二电介质。本发明利用两个集成绕组将两个电感和一个电容全部集成在一个E‑I‑E磁芯结构中，减小了功率因数校正电路中无源元件的数量，提高了电感与电容元件的空间利用率，减小了电感与电容元件的体积，削弱了元件分布参数的寄生振荡对电路性能的影响。

Description

一种LCL滤波器的无源元件集成装置
技术领域
本发明涉及一种并网逆变器中LCL滤波器无源元件集成装置。
背景技术
为了减少电子设备对交流电网的谐波污染，保证电网的供电质量，很多国家提出了限制输入电流谐波的标准，从而对用电设备的输入电流谐波含量加以限制，其中最有影响力的是IEC61000-3-2，我国也颁布了相应的国家标准。因此，高功率因数和较低的总谐波失真系数成为接入电网电子设备的一个基本要求。解决这种问题的一种主要方法是使用功率因数校正电路。
功率因数校正电路通常由电源、电磁干扰滤波器、整流桥、Boost电感、开关及整流输出构成，它是用来改善电子或电力设备和产品的功率因数值的裝置。功率因数值越高代表电力的使用效率越高，功率因数校正电路不但可以提高配电设备及其配线的利用率，而且可以降低设备的装置容量。国家规定电子和电气产品的功率因数值必須达到某一标准以上，才能在市场上销售，特别是消费性电子产品和家用电器。
带电磁干扰滤波器的功率因数校正电路通常包含以下无源元件：Boost电感、共模电感、差模电感、共模电容和差模电容。如果均采用分立元件实现，则元件数量多，且各元件大小不一、形状各异、对空间的利用率不高。在中小功率开关电源中，这些无源元件的体积占电路总体积的30%~40%，空间利用率低的同时也降低了电力电子设备的功率密度，而且分立元件的寄生参数，如电感的等效并联电容、电容器的引脚电感和布线布局，会对功率因数校正电路的性能产生不利影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种体积小、空间利用率高的LCL滤波器的无源元件集成装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种LCL滤波器的无源元件集成装置，包括第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组、第一E型磁芯、第二E型磁芯和I型磁芯，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组夹置于第一E型磁芯与第二E型磁芯中间，并由一个I型磁芯隔开，所述第一PCB集成绕组包括第一绕组、第二绕组和位于第一绕组、第二绕组之间的第一电介质，所述第二PCB集成绕组包括第三绕组、第四绕组和位于第三绕组、第四绕组之间的第二电介质，所述第一绕组与第二绕组绕在第一E型磁芯的中柱上，绕向相同，第三绕组与第四绕组绕在第二E型磁芯的中柱上，绕向相同，所述第一绕组的输入端与逆变器的高压端相连，输出端与第四绕组的输入端相连，第四绕组的输出端与电网的一端相连，电网的另一端与第二绕组的输入端、第三绕组的输入端以及逆变器低压端相连在一起，第二绕组的输出端、第三绕组的输出端悬空。
上述LCL滤波器的无源元件集成装置中，所述第一PCB集成绕组形成集总等效电路为LC的四端网络，第二PCB集成绕组形成集总等效电路为CL的四端网络，第一PCB集成绕组、二PCB集成绕组合在一起形成集总等效电路为LCL的四端网络。
本发明的有益效果在于：本发明利用两个集成绕组将两个电感和一个电容全部集成在一个E-I-E磁芯结构中，减小了功率因数校正电路中无源元件的数量，提高了电感与电容元件的空间利用率，减小了电感与电容元件的体积，削弱了元件分布参数的寄生振荡对电路性能的影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中PCB集成绕组与磁芯结构的爆炸图。
图3为图1中PCB集成绕组与磁芯结构的合成图。
图4为本发明的两个PCB集成绕组分布参数模型结构示意图。
图5为本发明的两个PCB集成绕组分开时集总参数模型结构示意图。
图6为本发明的两个PCB集成绕组合并时集总参数模型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2、图3所示，本发明公开了一种LCL滤波器的无源元件集成装置2，无源元件集成装置2包括第一PCB集成绕组10、第二PCB集成绕组11、第一E型磁芯12、第二E型磁芯20和I型磁芯16，第一PCB集成绕组10、第二PCB集成绕组11夹置于第一E型磁芯12与第二E型磁芯20中间，并由一个I型磁芯16隔开，所述第一PCB集成绕组10包括第一绕组13、第二绕组15和位于第一绕组13、第二绕组15之间的第一电介质14，所述第二PCB集成绕组11包括第三绕组17、第四绕组19和位于第三绕组17、第四绕组19之间的第二电介质18，所述第一绕组13与第二绕组15绕在第一E型磁芯12的中柱上，绕向相同，第三绕组17与第四绕组19绕在第二E型磁芯20的中柱上，绕向相同，所述第一绕组13的输入端4与逆变器1的高压端相连，输出端6与第四绕组19的输入端相连，第四绕组19的输出端8与电网3的一端相连，电网3的另一端9与第二绕组15的输入端5、第三绕组17的输入端7以及逆变器1低压端相连在一起，第二绕组15的输出端、第三绕组17的输出端悬空。
如图4所示，所述的第一PCB集成绕组10形成分布参数模型为LC的四端网络4567，第二PCB集成绕组11形成分布参数模型为CL的四端网络6789。
如图5所示，所述的第一PCB集成绕组10形成集总等效模型为LC的四端网络4567，第二PCB集成绕组11形成集总等效模型为CL的四端网络6789。
如图6所示，所述的第一PCB集成绕组10与第二PCB集成绕组11合在一起形成集总等效模型为LCL的四端网络4589。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种LCL滤波器的无源元件集成装置，其特征在于：包括第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组、第一E型磁芯、第二E型磁芯和I型磁芯，第一PCB集成绕组、第二PCB集成绕组夹置于第一E型磁芯与第二E型磁芯中间，并由一个I型磁芯隔开，所述第一PCB集成绕组包括第一绕组、第二绕组和位于第一绕组、第二绕组之间的第一电介质，所述第二PCB集成绕组包括第三绕组、第四绕组和位于第三绕组、第四绕组之间的第二电介质，所述第一绕组与第二绕组绕在第一E型磁芯的中柱上，绕向相同，第三绕组与第四绕组绕在第二E型磁芯的中柱上，绕向相同，所述第一绕组的输入端与逆变器的高压端相连，输出端与第四绕组的输入端相连，第四绕组的输出端与电网的一端相连，电网的另一端与第二绕组的输入端、第三绕组的输入端以及逆变器低压端相连在一起，第二绕组的输出端、第三绕组的输出端悬空，所述第一PCB集成绕组形成集总等效电路为LC的四端网络，第二PCB集成绕组形成集总等效电路为CL的四端网络，第一PCB集成绕组、二PCB集成绕组合在一起形成集总等效电路为LCL的四端网络。
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