CN213519516U - 三相磁性组件以及一体化的芯体 - Google Patents

三相磁性组件以及一体化的芯体 Download PDF

Info

Publication number
CN213519516U
CN213519516U CN202022361610.8U CN202022361610U CN213519516U CN 213519516 U CN213519516 U CN 213519516U CN 202022361610 U CN202022361610 U CN 202022361610U CN 213519516 U CN213519516 U CN 213519516U
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
core
inductor
transformer
leg
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
CN202022361610.8U
Other languages
English (en)
Inventor
石磊
沈毓敏
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.)
Astec International Ltd
Original Assignee
Astec International 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 Astec International Ltd filed Critical Astec International Ltd
Application granted granted Critical
Publication of CN213519516U publication Critical patent/CN213519516U/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
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • 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
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • 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
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/263—Fastening parts of the core together
    • 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
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • 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
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
    • 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
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • 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
    • H02M3/01—Resonant DC/DC 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
    • 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
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • 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
    • 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
    • H02M3/33592—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 having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

提供了包括多个绕组的三相磁性组件和一体化的芯体。所述芯体包括芯柱，所述芯柱沿着所述多个绕组的中心轴线延伸，并且所述多个绕组围绕所述芯柱缠绕，使得当电流流经所述多个绕组时，在所述多个芯柱中产生磁通量。所述多个绕组包括第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器，该第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及该第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器绕该一体化的芯体定位，使得该第一相电感器的芯柱和该第二相变压器的芯柱共有一个中心轴线，该第二相电感器的芯柱和该第三相变压器的芯柱共有一个中心轴线，并且该第三相电感器的芯柱和该第一相变压器的芯柱共有一个中心轴线。

Description

三相磁性组件以及一体化的芯体
技术领域
本公开内容的各方面涉及电子部件，并且具体涉及用于三相电力系统的电感器和变压器部件。
背景技术
三相LLC功率转换器通常用于各种各样的系统，包括电信系统、用于电动车辆的快速充电器以及其他需要高功率密度和高效率的应用。
这些三相LLC功率转换器通常包括用于三相中的每个的电感器/变压器对。由于这些部件必须承受大电流，因此它们通常是功率转换器内的最大的部件之一，并且还由于这些部件内的芯损耗(core loss)而耗散能量。
实用新型内容
在一个实施方案中，提供了一种三相磁性组件。所述三相磁性组件包括：多个绕组；和一体化的芯体(unified core body)，所述一体化的芯体具有多个芯柱(core leg)，所述多个芯柱各自在所述多个绕组的中心轴线的方向上延伸，并且所述多个绕组围绕所述多个芯柱缠绕，使得当电流流经所述多个绕组时，在所述多个芯柱中产生磁通量。
所述多个绕组包括第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器，所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及所述第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器绕所述一体化的芯体定位，使得所述第一相电感器的芯柱和第二相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第二相电感器的芯柱和第三相变压器的芯柱共有一个中心轴线，并且所述第三相电感器的芯柱和第一相变压器的芯柱共有一个中心轴线。
在另一个实施方案中，提供了一种用于三相磁性组件的一体化的芯体。所述一体化的芯体包括：多个芯柱，所述多个芯柱各自在第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器的中心轴线的方向上延伸，所述多个芯柱各自具有第一端和第二端，并且所述多个芯柱各自被配置成为所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及所述第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器中的一个提供传导磁通量的磁芯。
所述一体化的芯体还包括：电感器返回柱，被配置成在电感器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量；以及变压器返回柱，被配置成在变压器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量。
在又一个实施方案中，提供了一种三相磁性组件。所述三相磁性组件包括多个绕组、一体化的芯体、电感器返回柱和变压器返回柱。
所述一体化的芯体具有多个芯柱，所述多个芯柱各自具有第一端和第二端，所述多个芯柱各自在所述多个绕组的中心轴线的方向上延伸，并且所述多个绕组围绕所述多个芯柱缠绕，使得当电流流经所述多个绕组时，在所述多个芯柱中产生磁通量，其中所述多个绕组包括第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器，所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及所述第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器绕所述一体化的芯体定位，使得所述第一相电感器的芯柱和第二相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第二相电感器的芯柱和第三相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第三相电感器的芯柱和第一相变压器的芯柱共有一个中心轴线。
所述电感器返回柱被配置成在电感器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量，并且所述变压器返回柱被配置成在变压器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开内容的许多方面。虽然结合这些附图描述了几个实施方式，但是本公开内容不限于本文公开的实施方式。相反，其目的是涵盖所有替代方案、改型和等同物。
图1A、图1B和图1C例示了用于三相磁性组件的一体化的芯体。
图2A和图2B例示了三相磁性组件。
图3A例示了三相磁性组件。
图3B例示了三相磁性组件内的示例性绕组。
图4例示了包含三相磁性组件的示例性功率转换器电路。
图5A例示了在包含三相磁性组件的示例性电源电路内的电感器通量和变压器通量之间的关系。
图5B是例示了在包含三相磁性组件的示例性电源电路内的电感器和变压器中的每个内的磁通量之间的相位关系的相位图。
图6例示了三相磁性组件。
图7例示了在包含三相磁性组件的示例性电源电路内的变压器中的每个和共用的返回柱内的磁通量。
具体实施方式
本文描述的示例实施方案例示了用于构造包括用于在三相电力系统中使用的一体化的芯体的三相磁性组件的不同方法。
图1A、图1B和图1C例示了用于三相磁性组件的一体化的芯体100。在这些示例实施方案中，一体化的芯体100被配置成支撑由多个绕组形成的三个电感器和三个变压器。一体化的芯体100包括气隙110，所述气隙110影响由芯体100支撑的电感器和变压器的各种参数。一体化的芯体100还包括电感器返回柱120和变压器返回柱130。
电感器返回柱120为来自三个电感器的磁通量提供返回路径。变压器返回柱130为来自三个变压器的磁通量提供返回路径。
在一个示例实施方案中，一体化的芯体100具有多个芯柱(在此例示了三个)。每个芯柱具有第一端和第二端，所述多个芯柱各自在所述多个绕组的中心轴线的方向上延伸，并且所述多个绕组围绕所述多个芯柱缠绕，使得当电流流经所述多个绕组时，在所述多个芯柱中产生磁通量。
图1C例示了来自图1A和图1B的一体化的芯体100的下部部分。在此示例实施方案中，柱112、114和116为三个变压器提供支撑并且充当用于三个变压器的磁芯，这三个变压器由围绕柱112、114和116中的每个的绕组组成。还例示了变压器返回柱118的一部分。类似的模块用来为三个电感器提供支撑并且充当用于三个电感器的磁芯，并且在制造期间被定位在此模块上方。
图2A和图2B例示了三相磁性组件200。在此示例实施方案中，一体化的芯体210已经安装有三个变压器212、214和216，连同三个电感器202、204和206。图2B还例示了电感器返回柱222和变压器返回柱220。
图3A例示了三相磁性组件300。在此示例实施方案中，一体化的芯体310已经安装有三个变压器312、314和316，连同三个电感器302、304和306。在此，初级绕组出口331-336被例示为上升到磁性组件300的顶部的导线，并且次级绕组出口321-326被例示为延伸到磁性组件300的底部的导体。
在此示例实施方案中，初级绕组出口331、333和335是指示初级绕组的极性的点，并且次级绕组出口321、323和325是指示次级绕组的极性的点。
图3B例示了三相磁性组件内的示例性绕组。在此示例实施方案中，单个绕组用来围绕一体化的芯体310构造电感器350以及对应的(同相)变压器340的内/初级芯。注意，电感器350和变压器340在不同的芯柱上互相偏移。这样做是为了减小一体化的芯体310内的磁通量，并且下文关于图4和图5对此进行详细讨论。
图4例示了包含三相磁性组件470的示例性功率转换器电路。此示例实施方案例示了包含三相磁性组件470的三相半桥LLC电路的一部分。这仅仅是本实用新型的一个示例用途，因为三相磁性组件470也可以用在诸如全桥配置、其他半桥配置等的许多其他电路中。
功率转换器电路的此示例部分包括输入Vi+450和Vi-452、输入电容器Cin 424连同输入级N-FET 431-436。功率转换器还包括三相磁性组件470，该三相磁性组件470包含电感器L1 401、L2 402和L3 403，连同变压器T1 411、T2 412和T3 413。输出级包括N-FET437-448、输出电容器Co 425以及输出Vo+460和Vo-462。示例功率转换器电路还包括电容器C1 421、C2 422和C3 423。虽然此示例电路使用N-FET，但是其他示例电路可以使用P-FET，或宽带隙零件诸如SiC FET或GaN FET。
在此示例电路中，电感器L1 401是第一相电感器，并且变压器T1 411是第一相变压器。电感器L2 402是第二相电感器，并且变压器T2 412是第二相变压器。电感器L3 403是第三相电感器，并且变压器T3 413是第三相变压器。在典型设计中，这三个相位互相相差120度。
由于电感器和变压器支持大电流，因此由于它们的芯内的磁通量每个都造成一定量的芯损耗。为了使芯损耗最小化，所有三个电感器和三个变压器一起集成到三相磁性组件470内。为三个电感器提供一个共用的电感器返回柱，并且为三个变压器提供一个共用的变压器返回柱，如图1B、图1C和图2B中所例示的。由于相位相隔120度，因此单个返回柱内的来自三相位的磁通量互相抵消，从而减小三相磁性组件470内的芯损耗。
在一个示例实施方案中，来自三个电感器中的每个的磁通量是正弦的并且偏移120度，以使得来自三个电感器的组合磁通量将自身抵消为基本为零。每个变压器绕组中的磁通量是三角形的并且偏移120度，以使得来自三个变压器相的组合磁通量起作用以互相抵消，并且将变压器返回柱内的磁通量减小到每个单独的变压器柱内的通量的1/3。此抵消被例示在图7中并且下文被详细讨论。
图5A例示了在包含三相磁性组件的示例性电源电路内的电感器通量和变压器通量之间的关系500。在一个示例实施方案中，诸如图4中所例示的，电感器内的磁通量510具有正弦形状，而变压器内的磁通量512具有三角形形状。变压器磁化电流滞后于其对应的电感器内的磁化电流，如在此所示出的。这两个电流偏移
Figure BDA0002735170830000051
的相位偏移。
此关系适用于三个相位中的每个。由于每个相位偏移120度或2π/3，因此可以为电感器中的每个和变压器中的每个内的通量构建相位图。图5B例示了这样的相位图。
图5B是相位图520，例示了在包含三相磁性组件的示例性电源电路内的电感器和变压器中的每个内的磁通量之间的相位关系。在此示例中，第一相电感器L1通量531被示出为处于0相位偏移的参考，相对于此相位矢量例示了来自剩余的电感器和变压器的剩余的通量分量中的每个。第一相变压器T1通量541与第一相电感器L1通量531偏移
Figure BDA0002735170830000061
在相位图520上还例示了第二相电感器L2通量532、第二相变压器T2通量542、第三相电感器L3通量533和第三相变压器T3通量543。
注意，第一相电感器L1和第二相变压器T2的通量接近于是异相180度或π。这也适用于第二相电感器L2和第三相变压器T3以及第三相电感器L3和第一相变压器T1。因为各种电感器和变压器之间的此相位关系，所以如果相对的设备对具有共有一个中心轴线的芯柱，则该对的通量将在两个设备之间的芯的部分内基本抵消，并且将大大减少芯损耗。
设备的此配对被例示在图6中并且在下文被详细讨论。诸如图3B中所例示的绕组布置用来实现此配对。
图6例示了三相磁性组件600。在此示例实施方案中，一体化的芯体310包含在磁性组件600的电感器部分610中的电感器302、304和306。一体化的芯体310还包含在磁性组件600的变压器部分中的变压器312、314和316。
在此，第一相电感器L1 302与第二相变压器T2 314竖直对齐并且与之共有一个芯柱。第二相电感器L2 304与第三相变压器T3 316竖直对齐并且与之共有一个芯柱。第三相电感器L3 306与第一相变压器T1 312竖直对齐并且与之共有一个芯柱。此组件实现上文关于图5B所讨论的配对，并且允许各种部件的磁通量在电感器部分610和变压器部分620之间的一体化的芯体310的部分中在很大程度上互相抵消。
注意，电感器302、304和306内的电流与变压器312、314和316内的电流方向相反，从而允许相应的通量在电感器部分610和变压器部分620之间的一体化的芯体310的部分中互相抵消。
图7例示了在包含三相磁性组件的示例性电源电路内的变压器中的每个和共用的返回柱内的磁通量。如上文关于图4所讨论的，每个变压器具有一个磁通量，所述磁通量具有互相偏移120度的三角波形。在此，在曲线图710中示出了第一相变压器T1内的磁通量，在曲线图720中示出了第二相变压器T2内的磁通量，并且在曲线图730中示出了第三相变压器T3内的磁通量。
当这三个磁通量在共用的返回柱中组合时，组合的通量的幅度是每个单独的变压器的幅度的1/3，并且频率是单独的变压器的频率的三倍。通过将来自三个变压器的磁通量组合到单个变压器返回柱内，通量的幅度被减小2/3，并且直接减少组件中的芯损耗。
所包括的描述和附图描绘了具体实施方案，以教导本领域技术人员如何做出和使用最佳模式。为了教导本实用新型的原理，已经简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解落入本实用新型的范围内的来自这些实施方案的变型。本领域技术人员还将理解，可以以各种方式组合上文描述的特征以形成多个实施方案。因此，本实用新型不限于上文描述的具体实施方案，而是仅由权利要求以及其等同物限制。

Claims (17)

1.一种三相磁性组件，其特征在于，包括：
多个绕组；和
一体化的芯体，所述一体化的芯体具有多个芯柱，所述多个芯柱各自在所述多个绕组的中心轴线的方向上延伸，并且所述多个绕组围绕所述多个芯柱缠绕，使得当电流流经所述多个绕组时，在所述多个芯柱中产生磁通量；
其中所述多个绕组包括第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器，所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及所述第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器绕所述一体化的芯体定位，使得所述第一相电感器的芯柱和第二相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第二相电感器的芯柱和第三相变压器的芯柱共有一个中心轴线，并且所述第三相电感器的芯柱和第一相变压器的芯柱共有一个中心轴线。
2.根据权利要求1所述的三相磁性组件，其特征在于，其中：
所述多个绕组中的第一绕组包括所述第一相电感器以及所述第一相变压器的初级线圈；
所述多个绕组中的第二绕组包括所述第二相电感器以及所述第二相变压器的初级线圈；并且
所述多个绕组中的第三绕组包括所述第三相电感器以及所述第三相变压器的初级线圈。
3.根据权利要求1所述的三相磁性组件，其特征在于，其中所述芯柱中的每个包括气隙。
4.根据权利要求1所述的三相磁性组件，其特征在于，所述三相磁性组件还包括：
电感器返回柱，被配置成在电感器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量；和
变压器返回柱，被配置成在变压器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量。
5.根据权利要求4所述的三相磁性组件，其特征在于，其中电感器内的电流是正弦的，并且来自三个电感器中的每个的磁通量在所述电感器返回柱中互相抵消。
6.根据权利要求4所述的三相磁性组件，其特征在于，其中变压器内的电流是三角形的，并且来自三个变压器中的每个的磁通量在所述变压器返回柱内互相部分抵消。
7.一种用于三相磁性组件的一体化的芯体，其特征在于，包括：
多个芯柱，所述多个芯柱各自在第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器的中心轴线的方向上延伸，所述多个芯柱各自具有第一端和第二端，并且所述多个芯柱各自被配置成为所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及所述第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器中的一个提供传导磁通量的磁芯；
电感器返回柱，被配置成在电感器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量；以及
变压器返回柱，被配置成在变压器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量。
8.根据权利要求7所述的用于三相磁性组件的一体化的芯体，其特征在于，其中电感器内的电流是正弦的，并且来自三个电感器中的每个的磁通量在所述电感器返回柱内互相抵消。
9.根据权利要求7所述的用于三相磁性组件的一体化的芯体，其特征在于，其中变压器内的电流是三角形的，并且来自三个变压器中的每个的磁通量在所述变压器返回柱内互相部分抵消。
10.根据权利要求7所述的用于三相磁性组件的一体化的芯体，其特征在于，其中所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器绕所述一体化的芯体定位，使得所述第一相电感器的芯柱和第二相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第二相电感器的芯柱和第三相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第三相电感器的芯柱和第一相变压器的芯柱共有一个中心轴线。
11.根据权利要求10所述的用于三相磁性组件的一体化的芯体，其特征在于，其中：
所述第一相电感器以及所述第一相变压器的初级线圈包括单个绕组；
所述第二相电感器以及所述第二相变压器的初级线圈包括单个绕组；和
所述第三相电感器以及所述第三相变压器的初级线圈包括单个绕组。
12.根据权利要求7所述的用于三相磁性组件的一体化的芯体，其特征在于，其中所述芯柱中的每个包括气隙。
13.一种三相磁性组件，其特征在于，包括：
多个绕组；
一体化的芯体，所述一体化的芯体具有多个芯柱，所述多个芯柱各自具有第一端和第二端，所述多个芯柱各自在所述多个绕组的中心轴线的方向上延伸，并且所述多个绕组围绕所述多个芯柱缠绕，使得当电流流经所述多个绕组时，在所述多个芯柱中产生磁通量，其中所述多个绕组包括第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器，所述第一相电感器、第二相电感器和第三相电感器以及所述第一相变压器、第二相变压器和第三相变压器绕所述一体化的芯体定位，使得所述第一相电感器的芯柱和第二相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第二相电感器的芯柱和第三相变压器的芯柱共有一个中心轴线，所述第三相电感器的芯柱和第一相变压器的芯柱共有一个中心轴线；
电感器返回柱，被配置成在电感器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量；和
变压器返回柱，被配置成在变压器内的芯柱的第一端和第二端之间传导磁通量。
14.根据权利要求13所述的三相磁性组件，其特征在于，其中：
所述多个绕组中的第一绕组包括所述第一相电感器以及所述第一相变压器的初级线圈；
所述多个绕组中的第二绕组包括所述第二相电感器以及所述第二相变压器的初级线圈；并且
所述多个绕组中的第三绕组包括所述第三相电感器以及所述第三相变压器的初级线圈。
15.根据权利要求13所述的三相磁性组件，其特征在于，其中所述芯柱中的每个包括气隙。
16.根据权利要求13所述的三相磁性组件，其特征在于，其中电感器内的电流是正弦的，并且来自三个电感器中的每个的磁通量在所述电感器返回柱内互相抵消。
17.根据权利要求13所述的三相磁性组件，其特征在于，其中变压器内的电流是三角形的，并且来自三个变压器中的每个的磁通量在所述变压器返回柱中互相部分抵消。
CN202022361610.8U 2020-09-23 2020-10-21 三相磁性组件以及一体化的芯体 Active CN213519516U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/029,294 US11990267B2 (en) 2020-09-23 2020-09-23 Three-phase magnetics assembly
US17/029,294 2020-09-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN213519516U true CN213519516U (zh) 2021-06-22

Family

ID=76401170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202022361610.8U Active CN213519516U (zh) 2020-09-23 2020-10-21 三相磁性组件以及一体化的芯体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11990267B2 (zh)
EP (1) EP3975210B1 (zh)
JP (1) JP7295914B2 (zh)
CN (1) CN213519516U (zh)
TW (1) TWI830063B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7235794B2 (ja) * 2021-03-25 2023-03-08 本田技研工業株式会社 電力変換装置の制御装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS509213B1 (zh) * 1969-08-21 1975-04-10
JPS6452219U (zh) * 1987-09-29 1989-03-31
US5905369A (en) 1996-10-17 1999-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable frequency switching of synchronized interleaved switching converters
US6987675B2 (en) 2003-05-23 2006-01-17 Delta Electronics, Inc. Soft-switched power converters
TW200507431A (en) 2003-08-11 2005-02-16 Delta Electronics Inc Current-balancing method and device for controlling the power-factor-correction circuit interlacedly
US7706151B2 (en) 2006-05-01 2010-04-27 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for multi-phase power conversion
US7701730B2 (en) 2006-05-01 2010-04-20 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for power converters having phases spaced at desired phase angles
CN102971949B (zh) 2010-06-10 2016-01-06 沙夫纳Emv股份公司 谐波消除相间磁性装置
JP5391168B2 (ja) 2010-09-03 2014-01-15 本田技研工業株式会社 複合型変圧器
US8681519B2 (en) 2011-03-04 2014-03-25 Astec International Limited Variable input voltage PFC circuits, systems and power supplies with phase shifted power rails
US8842450B2 (en) 2011-04-12 2014-09-23 Flextronics, Ap, Llc Power converter using multiple phase-shifting quasi-resonant converters
EP2965329B1 (en) 2013-03-05 2017-06-07 Danmarks Tekniske Universitet Integrated magnetics transformer assembly
TWI497886B (zh) 2013-05-10 2015-08-21 Univ Nat Taiwan 用於多相交錯直流電源轉換器的控制裝置及其控制方法
CN104701000B (zh) 2013-12-04 2018-05-08 台达电子企业管理（上海）有限公司 集成磁性组件与应用其的全波整流变换器
CN208959326U (zh) 2015-03-30 2019-06-11 株式会社村田制作所 变压器和变换器
US10395819B2 (en) * 2016-08-30 2019-08-27 Astec International Limited Multiple phase power converters having integrated magnetic cores for transformer and inductor windings
US10044255B2 (en) 2016-10-27 2018-08-07 Infineon Technologies Austria Ag Multiphase power supply and phase control
EP3401935B1 (en) * 2017-05-08 2020-12-02 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component and power converter
CN108648902B (zh) 2018-05-21 2019-09-17 中广核核电运营有限公司 磁集成器件和电源转换电路
CN109036800A (zh) * 2018-09-21 2018-12-18 安徽动力源科技有限公司 一种三相磁集成器件
US10992230B1 (en) 2019-10-24 2021-04-27 Wavious, Llc Multi-phase switching mode power supply with adaptive synchronous drivers
US11108329B1 (en) 2020-02-28 2021-08-31 Astec International Limited Switch-mode power supplies including three-level LLC circuits for low line and high line operation
US11264908B1 (en) 2020-08-31 2022-03-01 Astec International Limited Multi-phase switched-mode power supplies

Also Published As

Publication number Publication date
US20220093325A1 (en) 2022-03-24
EP3975210B1 (en) 2023-08-16
JP7295914B2 (ja) 2023-06-21
JP2022052756A (ja) 2022-04-04
TWI830063B (zh) 2024-01-21
TW202247568A (zh) 2022-12-01
EP3975210A1 (en) 2022-03-30
US11990267B2 (en) 2024-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6101113A (en) Transformers for multipulse AC/DC converters
US10395819B2 (en) Multiple phase power converters having integrated magnetic cores for transformer and inductor windings
Lee et al. Analysis and design of coupled inductors for two-phase interleaved DC-DC converters
US20190272941A1 (en) Integrated Magnetic Component and Switched Mode Power Converter
US9419538B2 (en) AC/DC power conversion system and method of manufacture of same
US4257087A (en) DC-to-DC switching converter with zero input and output current ripple and integrated magnetics circuits
US7277302B2 (en) 12-pulse converter including a filter choke incorporated in the rectifier
US7274280B1 (en) Nine-phase step-up/step-down autotransformer
US7049921B2 (en) Auto-transformer for use with multiple pulse rectifiers
AU2006268507A1 (en) Method and device for supply to a magnetic coupler
US20030117251A1 (en) Controllable transformer
US10014791B2 (en) Distribution transformer
WO2002089285A1 (en) 18-pulse rectification system using a wye-connected autotransformer
US20220208425A1 (en) Integrated inductor and power module
US11749433B2 (en) Transformers having integrated magnetic structures for power converters
US8379415B2 (en) Systems and methods for reducing EMI in switch mode converter systems
JP2008178180A (ja) 整流回路
CN213519516U (zh) 三相磁性组件以及一体化的芯体
US8988182B2 (en) Transformers and methods for constructing transformers
US6982884B1 (en) Autotransformers to parallel AC to DC converters
US6100781A (en) High leakage inductance transformer
US9966868B2 (en) Three-phase to nine-phase autotransformer
JP2007235014A (ja) 分割平衡巻型変圧器、単相３線式配電システム
US10665384B2 (en) Voltage step-up autotransformer, and AC-to-DC converter comprising such an autotransformer
EP4148968A1 (en) Zero-sequence blocking transformer

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant