CN105609274A - 一种多个平面变压器共存时绕组排布方式 - Google Patents

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倪超
刘天翔
李赓
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Abstract

本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种多个平面变压器共存时绕组排布方式。本发明提出了一种适用于多个平面变压器共存时的绕组排布方式，这种绕组排布方法能够减少多个平面变压器之间的电磁耦合，实现功率和损耗均分，在平面变压器串联或者并联时无需附加其它外部措施即可实现均压或者均流。

Description

一种多个平面变压器共存时绕组排布方式
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种多个平面变压器共存时绕组排布方式。
背景技术
平面变压器是实现电源变换器高功率密度的关键技术,平面变压器根据构成形式的不同可以分为独立式、嵌入式、混合式三大类。本发明主要指的是独立式平面变压器的绕组排布方式，也可应用于其它两种形式的平面变压器；
如图1所示，单个平面变压器由①绕组与②磁芯组合构成。单个平面变压器只能传输有限的功率，在大功率场合需要多个平面变压器的组合使用，通常为串联如图2所示或者并联如图3所示；
多个平面变压器共存使用时，采用同一种绕组排布方式时绕组绕向相同，多个平面变压器激磁后辐射至空间的磁通相互叠加，恶化了空间的电磁环境，如图4所示，其中虚线为磁力线；
当前对于平面变压器绕组排布的研究热点主要集中于优化绕组排列次序、减小绕组的高频交流损耗、提高变压器耦合系数，对于多个平面变压器共存时的绕组排布方式未做充分研究；
现有技术存在的缺点
主要缺点一：单个平面变压器在功率较大的场合绕组排布难以兼顾各项指标，导致平面变压器在边界区域工作时性能恶化；
主要缺点二：多个平面变压器共存时采用单一的绕组排布方式不能有效抑制不同变压器之间的电磁耦合关系，变压器设计参数不可控；
主要缺点三：多个平面变压器以串联或者并联的形式共存时绕组之间存在电气连接关系，绕组的单一排布不利于优化连接点物理位置与数量。
发明内容
发明的目的
针对现有技术存在的问题与不足，本发明提出了一种适用于多个平面变压器共存时的绕组排布方式，这种绕组排布方法能够减少多个平面变压器之间的电磁耦合，实现功率和损耗均分，在平面变压器串联或者并联时无需附加其它外部措施即可实现均压或者均流。
技术方案
一种多个平面变压器共存时绕组排布方式，包括2*N个直线排列的平面变压器，N＝2x,x＝0,1,2,3…。定义1根1/2中心线将平面变压器划分为左右两侧各N个平面变压器，2根1/4中心线将单侧平面变压器划分为两侧各N/2个平面变压器，以此类推，直到N根1/2*N中心线将单侧平面变压器划分为两侧各一个平面变压器，每根中心线和其划分的两侧平面变压器构成一组，每组中，1/n中心线两侧各有2*N/n个平面变压器，n＝2,4,…,2*N；
每组中，所有1/n中心线划分的两侧各2*N/n个平面变压器的绕组绕向在该中心线两侧左右镜像对称。
平面变压器串联使用时，所有平面变压器的绕组都由同一根导线绕成。
平面变压器并联使用时，所有平面变压器的绕组都由多根导线绕成。
发明创造的优点
本发明在不改变单个平面变压器绕组排布的前提下，实现了多个平面变压器共存工作时的绕组排布优化，通过精确控制绕组绕向以及物理位置，减小了变压器向空间泄露的磁通，提高了平面变压器的性能。
本发明可应用于功率电子变换中的高功率密度场合。
附图说明
图1为现有单个平面变压器构成示意图；
图2为现有多个平面变压器串联组合使用示意图；
图3为现有多个平面变压器并联组合使用示意图；
图4为现有2个平面变压器共存使用时电磁环境示意图；
图5为本发明所述2个平面变压器的串联时电磁环境示意图；
图6为本发明所述2平面变压器镜像绕组示意图。
具体实施方式
本发明在多个平面变压器共存时先将平面变压器对称放置，并按照1/2中心线、1/4中心线、直至1/n中心线将平面变压器分为若干组，每组中，1/n中心线两侧各有2*N/n个平面变压器，n＝2,4,…,2*N；
每组中，所有1/n中心线划分的两侧各2*N/n个平面变压器的绕组绕向在该中心线两侧左右镜像对称。
平面变压器串联使用时，所有平面变压器的绕组都由同一根导线绕成。
平面变压器并联使用时，所有平面变压器的绕组都由多根导线绕成。
中心线两侧的平面变压器激磁后辐射至空间的磁通相互抵消，中心线两侧的平面变压器磁芯还可以相互提供低磁阻的通路以固定磁通路径，减少磁通向空间辐射，其中虚线为磁力线。绕组的绕向完全镜像对称可以通过对印制板中的铜箔进行镜像实现，并且镜像的中心线可以通过坐标精确确定，以满足不同物理位置的多个平面变压器共存的需要。
多个平面变压器绕组均可以通过镜像相应的绕组实现，通过这种方法制成的平面变压器阻抗具有高度的一致性，在串联或者并联使用时无需附加外部措施即可实现均压或者均流。
1)本发明由印制电路板内的绕组、磁芯构成。
2)平面变压器的绕组环绕于磁芯，磁芯装配于印制电路板开孔区域内，绕组的绕向以及不同平面变压器绕组之间的图形连接方式与位置关系可以通过精确确定坐标实现；
3)平面变压器的初级绕组通电后产生磁势并将电能转换成磁能，磁芯提供了低磁阻的磁通路径并将主磁通约束在主磁路中，漏磁通不通过主磁路而向空间辐射。多个平面变压器共存时，镜像对称的初级绕组通电后产生方向互逆的漏磁通并部分在空间内相互抵消，部分通过其它平面变压器的磁路闭合，减小了漏磁通的影响。
4)实施例1：实施例1如图2所示，为2个平面变压器的串联，绕组排布方式以1/2中心线镜像对称，产生的磁力线分布如图5所示。
5)实施例2：实施例2如图3所示，为4个平面变压器的并联，绕组排布方式分别以1根1/2中心线、2根1/4中心线镜像对称，其中2根1/4中心线两侧的平面变压器产生的磁力线分布如图5所示。

Claims (3)

1.一种多个平面变压器共存时绕组排布方式，其特征是，包括2*N个直线排列的平面变压器，N＝2x,x＝0,1,2,3…。定义1根1/2中心线将平面变压器划分为左右两侧各N个平面变压器，2根1/4中心线将单侧平面变压器划分为两侧各N/2个平面变压器，以此类推，直到N根1/2*N中心线将单侧平面变压器划分为两侧各一个平面变压器，每根中心线和其划分的两侧平面变压器构成一组，每组中，1/n中心线两侧各有2*N/n个平面变压器，n＝2,4,…,2*N；
每组中，所有1/n中心线划分的两侧各2*N/n个平面变压器的绕组绕向在该中心线两侧左右镜像对称。
2.如权利要求1所述的一种多个平面变压器共存时绕组排布方式，其特征是，平面变压器串联使用时，所有平面变压器的绕组都由同一根导线绕成。
3.如权利要求1所述的一种多个平面变压器共存时绕组排布方式，其特征是，平面变压器并联使用时，所有平面变压器的绕组都由多根导线绕成。
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Citations (6)

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