CN110634656B - 用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源 - Google Patents

用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源 Download PDF

Info

Publication number
CN110634656B
CN110634656B CN201810652731.2A CN201810652731A CN110634656B CN 110634656 B CN110634656 B CN 110634656B CN 201810652731 A CN201810652731 A CN 201810652731A CN 110634656 B CN110634656 B CN 110634656B
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
converter
magnetic core
rechargeable battery
line end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810652731.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110634656A (zh
Inventor
魏俭
林平长
张萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Santak Electronic Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
Santak Electronic Shenzhen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Santak Electronic Shenzhen Co Ltd filed Critical Santak Electronic Shenzhen Co Ltd
Priority to CN201810652731.2A priority Critical patent/CN110634656B/zh
Priority to EP19180712.2A priority patent/EP3588762B1/en
Publication of CN110634656A publication Critical patent/CN110634656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110634656B publication Critical patent/CN110634656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H01F27/2828—Construction of conductive connections, of leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于双向DC‑DC变换器的多绕组电感装置、变换器和电源，所述多绕组电感装置包括单个磁芯；以及缠绕在所述单个磁芯上的多绕组，所述多绕组包括缠绕方向相同的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组适于电导通地与第二绕组连接，所述第一绕组具有进线端和出线端，所述第一绕组的进线端或出线端包括两个分流端子。本发明的多绕组电感装置体积小、成本低，且适于采用小量程、低成本的电流测量装置测量其电流。

Description

用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置、变换器和电源
技术领域
本发明涉及电感装置，特别涉及一种用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置、变换器和电源。
背景技术
图1是现有技术的一种双向DC-DC变换器的电路图，如图1所示，双向DC-DC变换器1包括电感L11、L12和电子器件11。其中电子器件11包括依次连接在正直流母线12和负直流母线13之间的开关管T1、开关管T2和开关管T3。电感L11的一端连接至可充电电池B的正极，电感L12的一端连接至可充电电池B的负极，电感L11的另一端通过开关管T2连接至电感L12的另一端。
现有的双向DC-DC变换器1包括电感L11和电感L12，其体积大、成本高。而且需要较大量程的电流测量装置检测电感L11和电感L12中的电流，由此增加了检测成本。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，包括：
单个磁芯；以及
缠绕在所述单个磁芯上的多绕组，所述多绕组包括缠绕方向相同的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组适于电导通地与第二绕组连接，所述第一绕组具有进线端和出线端，所述第一绕组的进线端或出线端包括两个分流端子。
优选的，所述第一绕组通过可充电电池与所述第二绕组串联连接。
优选的，所述第一绕组和第二绕组的匝数相等。
优选的，所述多绕组还包括缠绕在所述单个磁芯上的第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组的缠绕方向相反。
优选的，所述第三绕组与所述第一绕组的匝数相等。
优选的，所述第二绕组具有进线端和出线端，所述第三绕组具有进线端和出线端；
其中，所述第二绕组的进线端或出线端包括两个分流端子，和/或所述第三绕组的进线端或出线端包括两个分流端子。
优选的，所述第一绕组的进线端和第二绕组的进线端为同名端，所述第一绕组的进线端和所述第二绕组的进线端上具有用于标示出其为差模电流输入端的绝缘标记物，所述第一绕组的出线端和所述第二绕组的出线端具有用于标示出其为差模电流输出端的绝缘标记物；和/或所述第三绕组的出线端与所述第一绕组的进线端为同名端，所述第三绕组的进线端具有用于标示出其为差模电流输入端的绝缘标记物，所述第三绕组的出线端具有用于标示出其为差模电流输出端的绝缘标记物。
优选的，所述多绕组电感装置还包括用于将所述多绕组的每一个分隔开的绝缘部件，所述绝缘部件通过绝缘胶粘结至所述单个磁芯。
优选的，所述多绕组的每一个为单股或多股圆形或扁平导线。
优选的，所述单个磁芯呈环形。
本发明提供了一种双向DC-DC变换器，包括：
如上所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，所述第一绕组和第二绕组中的电流产生的磁场方向相同；以及
连接在所述多绕组电感装置和直流母线之间的包括多个开关管的电子器件，所述多个开关管被控制为在充电模式或放电模式下交替形成第一电流回路和第二电流回路，其中所述第一电流回路包括可充电电池、所述第一绕组和第二绕组，所述第二电流回路包括可充电电池、所述第一绕组、第二绕组和直流母线。
优选的，所述直流母线包括正直流母线和负直流母线，所述电子器件包括在所述正直流母线和负直流母线之间依次连接的第一开关管、第二开关管和第三开关管，所述第一绕组连接在所述第一开关管和第二开关管相连接形成的节点与所述可充电电池的正极之间，所述第二绕组连接在所述第二开关管和第三开关管连接形成的节点与所述可充电电池的负极之间。
优选的，所述双向DC-DC变换器还包括与所述可充电电池并联的电容组件，所述电容组件包括串联的两个电容，所述两个电容相连接形成的节点接地。
本发明提供了一种直流电源，其包括如上所述的双向DC-DC变换器和可充电电池。
本发明还提供了一种不间断电源，其包括如上所述的直流电源和逆变器。
本发明的多绕组电感装置体积小、成本低；绕组中的电流实现了分流比，可采用小量程、低成本的电流测量装置测量其中的电流；绝缘部件避免了多绕组之间短路。
附图说明
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
图1是现有技术的一种双向DC-DC变换器的电路图。
图2是根据本发明的第一个实施例的多绕组电感装置的立体示意图。
图3是图2所示的多绕组电感装置的分解图。
图4是图2所示的多绕组电感装置的结构示意图。
图5是图2所示的多绕组电感装置在双向DC-DC变换器中连接的电路原理图。
图6是根据本发明第二个实施例的多绕组电感装置的立体示意图。
图7是图6所示的多绕组电感装置的分解图。
图8是图6所示的多绕组电感装置用作差模电感的结构示意图。
图9是图6所示的多绕组电感装置用作共模电感的结构示意图。
图10是根据本发明第三个实施例的多绕组电感装置的立体示意图。
图11是根据本发明第二个实施例的双向DC-DC变换器的电路图。
具体实施方式
发明人研究了与图1相同或相类似的双向DC-DC变换器的充电模式和放电模式，下面以图1所示的双向DC-DC变换器1为例进行说明如下：在放电模式下，交替执行如下两个步骤：1)控制开关管T1截止、开关管T2导通且开关管T3截止，可充电电池B、电感L1、开关管T2和电感L12形成电流回路，电感L11和电感L12储能；2)控制开关管T2截止，负直流母线13、与开关管T3反向并联的二极管、电感L12、可充电电池B、电感L11与开关管T1反向并联的二极管和正直流母线12形成电流回路，此时电感L11和电感L12释能至正直流母线12和负直流母线13中。在充电模式下，交替执行如下两个步骤：1)控制开关管T1导通、开关管T2截止且开关管T3导通，正直流母线12、开关管T1、电感L11、可充电电池B、电感L12、开关管T3和负直流母线13形成电流回路，电感L11和电感L12储能；2)控制开关管T1～T3截止，电感L12、与开关管T2反向并联的二极管、电感L11和可充电电池B形成电流回路，电感L12和电感L11释能并对可充电电池B充电。
现有的双向DC-DC变换器中的电感L11和电感L12作为两个独立的电感器件，各自具有磁芯，两个电感器件的体积较大、成本较高。发明人发现，在现有的双向DC-DC变换器的充电和放电模式中，电感L11和电感L12同时实现储能和释能，且电子器件11使得电感L11和电感L12串联连接，由此可以将电感L11和电感L12缠绕在同一个磁芯上，以减小体积、降低成本。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
图2是根据本发明的第一个实施例的多绕组电感装置的立体示意图。如图2所示，多绕组电感装置2包括圆环形磁芯21，缠绕在圆环形磁芯21上的多绕组，以及位于圆环形磁芯21内部的绝缘板(以下结合图3进行说明)。
该多绕组包括缠绕方向相同的绕组22和绕组23，绕组22和绕组23由相同的圆形漆包线绕制形成。绕组22、23都沿顺时针方向在圆环形磁芯21的外侧壁和内侧壁上交替地缠绕。
绕组22为单股圆形漆包线，其具有进线端221和出线端222，其中出线端222具有相同的分流端子2221、2222，分流端子2221、2222的一端相连接并汇合在一起，由此分流端子2221、2222可看作是出线端222分离出来的两个分流端子。当绕组22通电流时，进线端221中的电流等于分流端子2221、2222中的电流之和。如果分流端子2221、2222具有相同的长度，分流端子2221、2222中的电流之比正比于其横截面积之比。由此通过小功率的电流测量装置测量分流端子2221或2222中的电流即可计算进线端221中的电流。
绕组23同样具有进线端232和出线端231。其中进线端232具有两个相同的分流端子2321、2322。
图3是图2所示的多绕组电感装置的分解图。如图3所示，绝缘板24呈方形板状，其具有相对设置的侧边241和侧边242。侧边241、242平行于圆环形磁芯21的中轴线L1，且侧边241和侧边242之间的距离略小于圆环形磁芯21的内径。
绝缘板24的侧边241、242与圆环形磁芯21的内侧壁之间分别填充有绝缘胶251、252(图3示意性地示出绝缘胶251、252)。绝缘胶251、252用于将绝缘板24粘结在圆环形磁芯21的内侧壁上。本发明并不意欲限制绝缘胶251、252的形状，根据实际生产需求和制造工艺，其可以是任意的形状，确保绝缘板24粘结在圆环形磁芯21的内侧壁即可。
以下简述多绕组电感装置2的组装或制造过程。首先选取一个圆环形磁芯21和两根圆形漆包线，其中一根圆形漆包线沿顺时针方向在圆环形磁芯21的外侧壁和内侧壁交替地缠绕形成绕组22，另一根圆形漆包线沿顺时针方向在圆环形磁芯21的外侧壁和内侧壁交替地缠绕形成绕组23；然后选取一个绝缘板24，将其放置在圆环形磁芯21内部且将绕组22和绕组23隔开；最后在绝缘板24的侧边241、242与圆环形磁芯21的内侧壁之间灌注绝缘胶251、252。
图4是图2所示的多绕组电感装置的结构示意图，图5是图2所示的多绕组电感装置在双向DC-DC变换器中连接的电路原理图。如图4和图5所示，绕组22的进线端221和绕组23的进线端232为同名端，将绕组22的进线端221连接至可充电电池的正极，将绕组23的出线端231连接至可充电电池的负极，绕组22的出线端222和绕组23的进线端232通过电子器件11形成的线路相连接，由此绕组22和绕组23非电隔离，绕组22电导通地与绕组23连接，即通过可充电电池与绕组23串联连接。当可充电电池放电时，可充电电池的放电电流或工作电流(即差模电流)从绕组22的进线端221流向出线端222，且从绕组23的进线端232流向出线端231。其中，绕组22、23产生的磁场方向如图4中的虚线箭头所示，绕组22和绕组23产生的磁场方向相同，由此绕组22和绕组23实现电能和磁场能的转换，实现对可充电电池放电。同理绕组22和绕组23能够实现对可充电电池充电。
将本实施例的多绕组电感装置用于双向DC-DC变换器中时，还可以将绕组23的出线端231连接至可充电电池的正极，且将绕组22的进线端221连接至可充电电池的负极。
绕组22和绕组23优选具有相同的匝数，由此在充电和放电模式中使得直流母线上的电压平衡。
本发明的多绕组电感装置2中的绕组22、23以相同的缠绕方向缠绕在同一个圆环形磁芯21上，体积小、成本低。
绕组22或23的一端具有并联的且长度相等的两个分流端子，两个分流端子对绕组中的电流实现了比例分流，由此通过小量程、低成本的电流测量装置即能测得绕组中的电流。
绝缘板24位于绕组22和绕组23之间，用于将绕组22和绕组23分隔开。绝缘板24能够避免绕组22和绕组23在彼此靠近的地方电连接造成的短路。
实施例2
图6是根据本发明第二个实施例的多绕组电感装置的立体示意图。如图6所示，多绕组电感装置3包括三角环形磁芯31，缠绕在三角环形磁芯31上的多绕组，以及位于三角环形磁芯31内部的三个绝缘板和绝缘胶(以下结合图7进行说明)。
多绕组包括绕组32、绕组33和绕组34，绕组32、33、34都由相同的扁平漆包线绕制形成。其中绕组32、33沿顺时针方向在三角环形磁芯31的外侧壁和内侧壁上交替地缠绕。绕组34沿逆时针方向在三角环形磁芯31的外侧壁和内侧壁上交替地缠绕。
以绕组32为例进行说明，绕组32具有进线端321和出线端322，出线端322包括两个分流端子3221、3222，分流端子3221、3222的一端相连接并汇合在一起，由此分流端子3221、3222可看作是出线端322分离出来的两个分流端子。当电流流进进线端321时，进线端321中的电流等于分流端子3221、3222中的电流之和。分流端子3221、3222优选具有相同的长度和宽度，此时分流端子3221、3222中的电流之比正比于其厚度之比。因此通过小功率的电流测量装置测量分流端子3221或分流端子3222中的电流即可计算进线端321中的电流。
绕组33同样具有进线端331和出线端332，其中出线端332具有两个相同长度和宽度的分流端子3321、3322。
绕组34同样具有出线端341和进线端342，其中进线端342具有两个相同长度和宽度的分流端子3421、3422。
图7是图6所示的多绕组电感装置的分解图。如图7所示，绝缘板35位于绕组32和绕组33之间且用于将其分隔开；绝缘板36位于绕组33和绕组34之间且用于将其分隔开；绝缘板37位于绕组34和绕组32之间且用于将其分隔开。
绝缘板35具有相对设置的两个侧边351、352，其中侧边351与绝缘胶38粘结在一起，侧边352通过绝缘胶391粘结至三角环形磁芯31的内侧壁上。同样，绝缘板36的一个侧边361与绝缘胶38粘结在一起，另一个侧边362通过绝缘胶392粘结至三角环形磁芯31的内侧壁上；绝缘板37的一个侧边371与绝缘胶38粘结在一起，另一个侧边372通过绝缘胶393粘结至三角环形磁芯31的内侧壁上。绝缘板35、36、37优选为相同形状的板，适于批量化生产，降低生产成本。在本发明的其他实施例中，绝缘板35、36和37由绝缘材料一体成型，且任意两个绝缘板所在的平面之间的夹角为120°。
图7示意性地示出绝缘胶38、391、392、393，本发明并不意欲限制绝缘胶38、391、392、393的形状，根据实际生产需求和制造工艺，其可以是任意的形状，只要确保绝缘板35的侧边352、绝缘板36的侧边362、绝缘板37的侧边372粘结在三角环形磁芯31的内侧壁即可。
以下简述多绕组电感装置3的组装或制造过程。首先选取一个三角环形磁芯31和三条扁平漆包线，其中两条扁平漆包线沿顺时针方向在三角环形磁芯31的外侧壁和内侧壁交替地缠绕分别形成绕组32、33，第三条扁平漆包线沿逆时针方向在三角环形磁芯31的外侧壁和内侧壁交替地缠绕绕组34；然后取三块相同的绝缘板，分别放置在绕组32、33、34任意两个之间；最后在绝缘板的一个侧边与三角环形磁芯31的内侧壁之间灌注绝缘胶形成绝缘胶391、392、393，同时在三块绝缘板的另一个侧边之间灌注绝缘胶形成绝缘胶38。
图8是图6所示的多绕组电感装置用作差模电感的结构示意图。如图8所示，绕组32电导通地与绕组33连接，即通过可充电电池(图8未示出)与绕组33串联连接，其中绕组32的进线端321和绕组33的进线端331为同名端，将绕组32的进线端321连接至可充电电池的正极，将绕组33的出线端332连接至可充电电池的负极，绕组32的出线端322和绕组33的进线端331通过双向DC-DC变换器中的电子器件11相连接。当可充电电池放电时，可充电电池的放电电流或工作电流(即差模电流)方向如图8中箭头所示。绕组32、33产生的磁场方向(图8中的虚线箭头所示)相同，此时多绕组电感装置3用作差模电感。绕组32和绕组33的匝数优选相同，其用于双向DC-DC变换器中时，可以平衡直流母线上的电压。
图9是图6所示的多绕组电感装置用作共模电感的结构示意图。如图9所示，选中绕制反向的绕组32和绕组34，绕组32的进线端321和绕组34的出线端341为同名端，其中绕组32的出线端322通过电子线路连接至绕组34的进线端342。
当电路中的工作电流(即差模电流)流经绕组32和绕组34中时，即电流从绕组32的进线端321流进，从其出线端322流出，通过电子线路后流进绕组34的进线端342，最后从其出线端341流出，绕组32和绕组34产生的磁场方向(图9中虚线箭头所示)相反。绕组32和绕组34的匝数优选相同，两者产生的磁场相互抵消，此时工作电流主要受绕组32和绕组34的电阻的影响。当共模电流流经绕组32和绕组34中时，由于共模电流的同向性，即共模电流从绕组32的进线端321流进且从出线端322流出，同时共模电流从绕组34的出线端341流进且从进线端342流出，绕组32和绕组34产生相同方向的磁场，从而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。
本实施例的多绕组电感装置3中的绕组32、33、34缠绕在同一个三角环形磁芯31上，体积小、成本低。且集成了共模电感的功能，扩展了其应用场合。
在本发明的另一个应用场合中，绕组34还可以与交流电源连接，由于此时绕组34中的交流电产生的磁场周期性地变化，并不会对绕组32、33中的磁场产生影响，因此还可以用于过滤交流电源中的高频成分。
在本发明的另一个实施例中，在环形磁芯上缠绕方向相同的三个绕组，其中两个绕组作为差模电感用于双向DC-DC变换器中，另一个电感连接至不间断电源中的交流电源，用于滤波作用。
实施例3
图10是根据本发明第三个实施例的多绕组电感装置的立体示意图。如图10所示，多绕组电感装置4包括柱状磁芯41，缠绕在柱状磁芯41上的多绕组，以及位于绕组42和绕组43之间的绝缘板44。
多绕组包括沿逆时针方向缠绕在柱状磁芯41的周围的绕组42、43，绕组42、43由相同的扁平漆包线绕制形成。绕组42具有进线端421和出线端422，出线端422包括两个分流端子4221、4222。分流端子4221、4222具有相同的长度和宽度，则分流端子4221、4222中的电流之比正比于其厚度之比。因此通过小功率的电流测量装置测量分流端子4221或分流端子4222中的电流即可计算进线端421中的电流。
绕组43与绕组42具有相同的匝数，其同样具有进线端431和出线端432，且出线端432包括两个分流端子。
绝缘板44呈环形，套在柱状磁芯41上，绝缘板44的内侧壁和柱状磁芯41的外侧壁之间通过绝缘胶相粘结。
将本实施例的多绕组电感装置4用于双向DC-DC变换器中时，将可充电电池的正极和负极分别连接至绕组43的进线端431和绕组42的出线端422，绕组43的出线端432通过双向DC-DC变换器中的电子器件11形成的线路连接至绕组42的进线端421。
在本发明的其他实施例中，多绕组电感装置还包括套在一个或多个绕组的进线端上的绝缘套管、色标套环或绝缘胶带等绝缘标记物，该绝缘标记物具有呈“﹢”形或“正”字形的涂层、凹槽或凸起，用于标示出其为差模电流输入端或用于连接至可充电电池的正极；以及套在一个或多个绕组的出线端上的绝缘套管、色标套环或绝缘胶带等绝缘标记物，该绝缘标记物具有呈“-”形或“负”字形的涂层、凹槽或凸起，用于标示出其为差模电流输出端或用于连接至可充电电池的负极。当本实施例的多绕组电感装置在接入双向DC-DC变换器中时，将具有呈“﹢”形或“正”字形的涂层、凹槽或凸起的套管的一个端子连接至可充电电池的正极，将具有呈“-”形或“负”字形的涂层、凹槽或凸起的套管的另一个端子连接至可充电电池的负极即可，避免了绕组的误连接和误装配导致环形磁芯中的磁场抵消的情况，并且减少了检测时间和装配时间。
本发明的绕组并不限于是单股圆形漆包线或扁平漆包线绕制形成，在本发明的其他实施例中，绕组选用多股圆形漆包线、多股圆形电缆、多股扁平漆包线或多股扁平电缆，当其中的每一股导线都相同时，直接根据总股数即可知道其中一股导线中的电流与该绕组中的总电流的比例关系，由此可以实现分流采样。
在本发明的其他实施例中，采用椭圆环形磁芯、方形环形磁芯、六边形环形磁芯等各种形状的环形磁芯代替上述圆环形磁芯21或三角环形磁芯31。
在本发明的其他实施例中，缠绕在环形磁芯上的绕组的数目多于3个，其中至少有两个绕组的缠绕方向相同。
在本发明的其他实施例中，多绕组电感装置并不具有用于将多绕组的每一个分隔开的绝缘板和绝缘胶，而是在磁芯上缠绕绝缘胶带或包裹绝缘胶等绝缘部件，避免绕组之间发生短路。
实施例4
本实施例提供了一种双向DC-DC变换器，例如参见图5所示，其包括上述多绕组电感装置2，连接在多绕组电感装置2和直流母线之间的电子器件11。多绕组电感装置2包括缠绕方向相同的绕组22、23，电子器件11包括在正直流母线和负直流母线之间依次连接的三个开关管T1、T2和T3，绕组22连接在开关管T1与开关管T2连接形成的节点与可充电电池的正极之间，绕组23连接在开关管T2与开关管T3连接形成的节点与可充电电池的负极之间。
双向DC-DC变换器在放电或充电模式下被控制为交替形成如下第一电流回路和第二电流回路：第一电流回路包括绕组23、可充电电池、绕组22和导通的开关管T2；第二电流回路包括导通的开关管T1、正直流母线、负直流母线、导通的开关管T3、绕组23、可充电电池和绕组22。
实施例5
图11是根据本发明第二个实施例的双向DC-DC变换器的电路图，如图11所示，双向DC-DC变换器包括多绕组电感装置5，连接在多绕组电感装置2和直流母线之间的电子器件51。多绕组电感装置5与上述实施例中的多绕组电感装置2相同。
电子器件51包括在正直流母线和负直流母线之间依次连接的四个开关管T51、T52、T53、T54，绕组52连接在开关管T51和开关管T52相连接形成的节点与可充电电池的正极之间，绕组53连接在开关管T53和开关管T54相连接形成的节点与可充电电池的负极之间，且开关管T52和开关管T53相连接形成的节点接地。
双向DC-DC变换器在放电或充电模式下被控制为交替形成如下第一电流回路和第二电流回路：第一电流回路包括可充电电池、绕组52、导通的开关管T52、T53和绕组53；第二电流回路包括导通的开关管T51、正直流母线、负直流母线、导通的开关管T54、绕组53、可充电电池和绕组52。
在本发明的其他实施例中，双向DC-DC变换器还包括与可充电电池并联的电容组件，该电容组件包括串联的两个电容，这两个电容相连接形成的节点接地。
本发明的上述实施例中的开关管包括具有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管。本领域的技术人员可知，在本发明的其他实施例中，也可以由具有反向并联二极管的金氧半场效晶体管代替上述实施例中的开关管。
实施例6
本实施例提供了一种直流电源，其包括上述实施例中的双向DC-DC变换器和可充电电池。
实施例7
本实施例提供了一种不间断电源，其包括上述实施例6中的直流电源和逆变器。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (12)

1.一种用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，包括：
单个磁芯,所述单个磁芯限定单个磁路，所述单个磁芯呈环形；以及
缠绕在所述单个磁芯上的多绕组，所述多绕组包括缠绕方向相同的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组适于电导通地与第二绕组连接且所述第一绕组和第二绕组中的电流产生的磁场方向相同，所述第一绕组具有进线端和出线端，所述第一绕组的进线端或出线端包括两个分流端子，所述多绕组还包括缠绕在所述单个磁芯上的第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组的缠绕方向相反，所述第三绕组与所述第一绕组的匝数相等。
2.根据权利要求1所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，所述第一绕组通过可充电电池与所述第二绕组串联连接。
3.根据权利要求1所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，所述第一绕组和第二绕组的匝数相等。
4.根据权利要求1所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，所述第二绕组具有进线端和出线端，所述第三绕组具有进线端和出线端；
其中，所述第二绕组的进线端或出线端包括两个分流端子，和/或所述第三绕组的进线端或出线端包括两个分流端子。
5.根据权利要求4所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，
所述第一绕组的进线端和第二绕组的进线端为同名端，所述第一绕组的进线端和所述第二绕组的进线端上具有用于标示出其为差模电流输入端的绝缘标记物，所述第一绕组的出线端和所述第二绕组的出线端具有用于标示出其为差模电流输出端的绝缘标记物；和/或
所述第三绕组的出线端与所述第一绕组的进线端为同名端，所述第三绕组的进线端具有用于标示出其为差模电流输入端的绝缘标记物，所述第三绕组的出线端具有用于标示出其为差模电流输出端的绝缘标记物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，所述多绕组电感装置还包括用于将所述多绕组的每一个分隔开的绝缘部件，所述绝缘部件通过绝缘胶粘结至所述单个磁芯。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置，其特征在于，所述多绕组的每一个为单股或多股圆形或扁平导线。
8.一种双向DC-DC变换器，其特征在于，包括：
如权利要求1至7中任一项所述的用于双向DC-DC变换器的多绕组电感装置；以及
连接在所述多绕组电感装置和直流母线之间的包括多个开关管的电子器件，所述多个开关管被控制为在充电模式或放电模式下交替形成第一电流回路和第二电流回路，其中所述第一电流回路包括可充电电池、所述第一绕组和第二绕组，所述第二电流回路包括可充电电池、所述第一绕组、第二绕组和直流母线。
9.根据权利要求8所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述直流母线包括正直流母线和负直流母线，所述电子器件包括在所述正直流母线和负直流母线之间依次连接的第一开关管、第二开关管和第三开关管，所述第一绕组连接在所述第一开关管和第二开关管相连接形成的节点与所述可充电电池的正极之间，所述第二绕组连接在所述第二开关管和第三开关管连接形成的节点与所述可充电电池的负极之间。
10.根据权利要求9所述的双向DC-DC变换器，其特征在于，所述双向DC-DC变换器还包括与所述可充电电池并联的电容组件，所述电容组件包括串联的两个电容，所述两个电容相连接形成的节点接地。
11.一种直流电源，其特征在于，其包括如权利要求8至10中任一项所述的双向DC-DC变换器和可充电电池。
12.一种不间断电源，其特征在于，其包括如权利要求11所述的直流电源和逆变器。
CN201810652731.2A 2018-06-22 2018-06-22 用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源 Active CN110634656B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810652731.2A CN110634656B (zh) 2018-06-22 2018-06-22 用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源
EP19180712.2A EP3588762B1 (en) 2018-06-22 2019-06-17 Multi-winding inductive device for bi-directional dc-dc converter, converter, and power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810652731.2A CN110634656B (zh) 2018-06-22 2018-06-22 用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110634656A CN110634656A (zh) 2019-12-31
CN110634656B true CN110634656B (zh) 2022-08-16

Family

ID=66951834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810652731.2A Active CN110634656B (zh) 2018-06-22 2018-06-22 用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3588762B1 (zh)
CN (1) CN110634656B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111245209B (zh) * 2020-01-19 2021-08-24 珠海格力电器股份有限公司 一种干扰信号抑制电路及电器设备
CN113871172A (zh) * 2021-09-02 2021-12-31 合肥美的电冰箱有限公司 一种电感器
CN114244073B (zh) * 2021-12-18 2023-07-21 北京动力源科技股份有限公司 扩电压环形变压器及其与谐振变换器的磁集成结构和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103871716A (zh) * 2014-02-18 2014-06-18 同济大学 一种磁集成结构
CN104377008A (zh) * 2014-12-12 2015-02-25 绵阳市容富电子科技有限公司 Pfc共模电感
CN105097188A (zh) * 2014-05-13 2015-11-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 电感器及具有该电感器的变换器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2592743B1 (fr) * 2011-11-14 2018-09-26 Valeo Systèmes de Contrôle Moteur Convertisseur pour circuit électrique destiné à fournir de l'énergie électrique de propulsion à bord d'un véhicule automobile
GB2501104A (en) * 2012-04-12 2013-10-16 Eltek As Compact, efficient common mode inductor for a power converter system
PL2998971T3 (pl) * 2014-09-22 2020-11-02 Sma Solar Technology Ag Przetwornik mocy zawierający urządzenie indukcyjne z ekranowaniem
US20160182001A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Hitachi, Ltd Common mode noise filter
CN206040365U (zh) * 2016-08-08 2017-03-22 东莞市慧创电子有限公司 带绝缘隔板的对称绕线式电感器
CN206726916U (zh) * 2017-05-18 2017-12-08 东莞铭普光磁股份有限公司 一种电感器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103871716A (zh) * 2014-02-18 2014-06-18 同济大学 一种磁集成结构
CN105097188A (zh) * 2014-05-13 2015-11-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 电感器及具有该电感器的变换器
CN104377008A (zh) * 2014-12-12 2015-02-25 绵阳市容富电子科技有限公司 Pfc共模电感

Also Published As

Publication number Publication date
EP3588762B1 (en) 2024-01-31
CN110634656A (zh) 2019-12-31
EP3588762A1 (en) 2020-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110634656B (zh) 用于双向dc-dc变换器的多绕组电感装置、变换器和电源
US20090303760A1 (en) Resonant transformer systems and methods of use
AU2008234707B2 (en) High frequency transformer for high voltage applications
US9390851B2 (en) Coil
JP2021064808A (ja) 薄型高電流対応複合体の変圧器
US7148779B2 (en) Pulse type transformer with increased coupling coefficient through configuration of plural primary windings
US9287035B2 (en) Flyback converter using coaxial cable transformer
JP7432077B2 (ja) 中周波変圧器のための一体構造の一部分としての巻線構成
KR101989658B1 (ko) 전력 증폭을 댐핑할 수 있는 자전기 디바이스
US10626841B2 (en) Winding plan for a transformer of a step-up converter and ignition system for supplying a spark gap of an internal combustion engine with electrical power
CN111433867A (zh) 用于能电运行的机动车的共模-差模扼流圈
RU2414034C1 (ru) Вторичный источник питания с отбором мощности от тока фазного провода
US11961650B2 (en) Coil arrangement with reduced losses and a stabilized coupling factor, and system for wireless power transfer
KR20170055890A (ko) 고전압 전원 장치
CN110070983B (zh) 一种用于能量变换系统的磁集成电感与能量变换系统
JPH0342810A (ja) パルス変圧器
JP2004080908A (ja) パルス電源装置
RU120519U1 (ru) Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты
CN219068058U (zh) 电源电路、电源设备及新能源汽车
CN112953248B (zh) 一种升压变压器、升压方法及升压电路
JP4035941B2 (ja) 二電池型電気自動車の電池監視装置
JPH0341707A (ja) パルス変圧器
GB2576799A (en) Inductive chargeable energy storage device
CN114746965A (zh) 具有并联绕组的中频变压器
CN111527688A (zh) 集成车载充电机的电压转换电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant