CN214799285U - 一种电压纹波抵消电路及功率变换器 - Google Patents

一种电压纹波抵消电路及功率变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN214799285U
CN214799285U CN202120354680.2U CN202120354680U CN214799285U CN 214799285 U CN214799285 U CN 214799285U CN 202120354680 U CN202120354680 U CN 202120354680U CN 214799285 U CN214799285 U CN 214799285U
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductor
inductance
winding
circuit
ripple
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
CN202120354680.2U
Other languages
English (en)
Inventor
项乐宏
史建业
李鹏
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.)
Loctek Ergonomic Technology Co Ltd
Original Assignee
Loctek Ergonomic Technology 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 Loctek Ergonomic Technology Co Ltd filed Critical Loctek Ergonomic Technology Co Ltd
Priority to CN202120354680.2U priority Critical patent/CN214799285U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN214799285U publication Critical patent/CN214799285U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种电压纹波抵消电路及功率变换器，属于功率变换器领域，包括：一第一纹波抵消支路，连接于一电源转换器的第一输入端，和一负载的第一输出端之间，第一纹波抵消支路包括第一绕组电感，以及与第一绕组电感并联连接的一第一电感；一第二纹波抵消支路，连接于电源转换器的第二输入端和第一输出端之间，第二纹波抵消支路包括第二绕组电感，以及与第二绕组电感串联连接的一第二电感。本技术方案具有如下优点或有益效果：通过磁集成技术，能够改善电路的电磁兼容性能，同时能够极大程度上减小输出电压或电流纹波，减小体积，提高了电路的可靠性和功率密度。

Description

一种电压纹波抵消电路及功率变换器
技术领域
本实用新型涉及功率变换器领域，尤其涉及一种电压纹波抵消电路及功率变换器。
背景技术
随着生产技术的发展，电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方各面，功率变换技术作为电力电子技术的研究基础之一，由于功率变换器具有提高系统的效率，增大装置的功率密度的特性，其广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业，有着广泛的应用前景。
功率变换器工作时，电感中的电流会上下波动形成纹波电流，导致电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)较差。为了降低纹波电流或电压，现有技术中通常是在电路中并联大电解电容或者LC谐振电路，通过将谐振电路频率设计为两倍输出频率，可以实现消除电流纹波的目的，但电解电容的使用寿命有限，且要滤除低频电流纹波所需的电感和电容体积比较大，降低了系统的可靠性和功率密度，因此亟需提出一种电压纹波抵消电路及功率变换器，来克服现有技术中出现的上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种电压纹波抵消电路及功率变换器，具体技术方案如下所示：
一种电压纹波抵消电路，包括：
一三端共模电感器，所述三端共模电感器包括一第一绕组电感、一第二绕组电感；
一第一纹波抵消支路，所述第一纹波抵消支路的一端连接一电源转换器的第一输入端，所述第一纹波抵消支路的另一端连接一负载的第一输出端，所述第一纹波抵消支路包括所述第一绕组电感，以及与所述第一绕组电感并联连接的一第一电感；
一第二纹波抵消支路，所述第二纹波抵消支路的一端连接所述电源转换器的第二输入端，所述第二纹波抵消支路的另一端连接所述第一输出端，所述第二纹波抵消支路包括所述第二绕组电感，以及与所述第二绕组电感串联连接的一第二电感。
优选地，所述三端共模电感器还包括一磁环和一第三绕组电感，所述第一绕组电感、所述第二绕组电感、所述第三绕组电感绕在所述磁环上；
其中，所述第一绕组电感、所述第三绕组电感、所述第二绕组电感的匝数比为N：N：1。
优选地，所述第三绕组电感的异名端连接所述第二输入端，所述第三绕组电感的同名端连接所述负载的第二输出端。
优选地，所述第二纹波抵消支路还包括：
一第一电容，所述第一电容的一端连接所述第一输入端，所述第一电容的另一端连接所述第二绕组电感的同名端；
所述第二绕组电感的异名端连接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接所述第一输出端。
优选地，还包括：
一第二电容，所述第二电容的一端连接所述第一输入端，所述第二电容的另一端连接所述第二输入端。
优选地，所述第一电感的感量、所述第二电感的感量以及所述三端共模电感器的匝数比之间的关系式为：
Figure BDA0002939240610000021
其中，
N表示所述三端共模电感器的匝数比；
L3表示所述第二电感的感量；
Lm表示所述第一电感的感量。
优选地，所述三端共模电感器的匝数比大于1。
优选地，所述三端共模电感器的匝数比大于1，且小于3。
优选地，所述电源转换器包括ACDC电路，或DCDC电路。
本实用新型还提供一种功率变换器，包括如上述的电压纹波抵消电路。
本技术方案具有如下优点或有益效果：
通过磁集成技术，能够改善电路的电磁兼容性能，同时能够极大程度上减小输出电压或电流纹波，减小输出滤波电容的体积，提高了电路的可靠性和功率密度，且电路成本降低。
附图说明
图1为本实用新型中，一种电压纹波抵消电路的电路示意图；
图2为本实用新型的三端共模电感器中具体实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一三端共模电感器1，将三端共模电感器1的三个绕组电感中的其中一个绕组电感，以及与其中一个绕组电感并联连接的一第一电感Lm形成一第一纹波抵消支路，第一纹波抵消支路的一端连接一电源转换器的第一输入端，第一纹波抵消支路的另一端连接一负载的第一输出端；
三端共模电感器1的三个绕组电感中的其中另一个绕组电感，以及与其中另一个绕组电感串联连接的一第二电感L3形成一第二纹波抵消支路，第二纹波抵消支路的一端连接一电源转换器的第二输入端，第二纹波抵消支路的另一端连接负载的第一输出端；
其中，第一纹波抵消支路和第二纹波抵消支路形成一纹波抵消回路；且第一纹波抵消支路和第二纹波抵消支路中的两个绕组电感的匝数比不同。
本实用新型通过外加辅助电感和三端共模电感器1的共模电感，将产生的电流纹波转移，使得电源线中的理论电流为零，从而使得功率变换器产生的电压纹波超低，同时可以将外加的第一电感Lm和第二电感L3与共模电感集成，从而进一步提高系统的功率密度。
具体的，参见图1和图2所示，本实用新型提供一种电压纹波抵消电路及功率变换器，属于功率变换器领域，具体技术方案如下所示：
三端共模电感器1包括一磁环11、一第一绕组电感L0、一第二绕组电感L2、一第三绕组电感L1，第一绕组电感、第二绕组电感L2、第三绕组电感L1绕在同一个磁环11上，其中，第一绕组电感L0和第三绕组电感L1环绕在磁环11上相对的两侧，且第一绕组电感L0和第三绕组电感L1的匝数相同，且与第二绕组电感L2的匝数不同，第一绕组电感L0、第三绕组电感L1、第二绕组电感L2的匝数比为N：N：1。
其中，第三绕组电感L1的一端连接电源转换器的第二输入端，第三绕组电感L1的另一端连接一负载的第二输出端，其中，该电源转换器包括ACDC电路，或DCDC电路，负载连接于第一输出端和第二输出端之间。
优选的，其中，第一纹波抵消支路包括：第一绕组电感L0和第一电感Lm；第一绕组电感L0的异名端连接电源转换器的第一输入端，第一绕组电感L0的同名端连接负载的第一输出端；第一电感Lm与第一绕组电感L0并联连接。
其中，第二纹波抵消支路包括：第一电容Cb、第二绕组电感L2和第二电感L3；其中，第一电容Cb的一端连接电源转换器的第二输入端，第一电容Cb的另一端连接第二绕组电感L2的同名端，第二绕组电感L2的异名端连接第二电感L3的一端，第二电感L3的另一端连接负载的第一输出端。
优选的，电源输入端还并联连接有一第二电容Co，第二电容Co的一端连接电源转换器的第一输入端，第二电容Co的另一端连接电源转换器的第二输入端。
参见图1，上述电流纹波消除电路的工作原理如下：
电源线中电流流过三端共模电感器1，第一绕组电感L0与第二绕组电感L2之间产生磁耦合，将纹波电流感应到第二绕组电感L2上，形成补偿电流，该补偿电流的电流变化速度与第一绕组电感L0的纹波电流变化速度一致，但相位相反。随后，该补偿电流流经第二电感L3至电源输出侧，即负载的第一输出端，从而使得输出电流Io转换成第一纹波抵消支路和第二纹波抵消支路的两支路电流之和，即：
Io＝I1+I3 (1)
上述公式(1)中，
I1表示流经第一纹波抵消支路的电流；
I3表示流经第二纹波抵消支路的电流；
Io表示输出电流。
其中，电流I3的幅值大小与电流I1中电流纹波幅值大小一致，但相位相反，使得Io中的电流纹波被抵消，从而实现输出侧电流纹波为零。
具体地，其中，由电容Co、第一绕组电感L0、第二绕组电感L2、第二电感L3以及第一电容Cb构成纹波抵消回路，根据基尔霍夫电压定律可得：
VL2＝VL0/N (2)
上述公式(2)中，
N表示三端共模电感器1的匝数比；
VL0表示第一绕组电感L0两端的电压；
VL2表示第二绕组电感L2两端的电压。
由于第一电感Lm的感抗较大，阻止了电源线中的大部分交流分量，仅通过大部分直流分量，从而使得电源线中大部分交流分量流经第一绕组电感L0，使得：
I1＝Ia+Ib (3)
上述公式(3)中，
Ia表示流经第一绕组电感L0的电流；
Ib表示流经第一纹波抵消支路的电流。
进一步，通过磁耦合关系可知，流经第一绕组电感L0的电流与第二绕组电感L2的电流呈匝比关系，即：
Ia＝-N*I3 (4)
上述公式(4)中，由电容Co→功率电感Load的方向为正方向。
结合上述公式(1)、公式(3)，以及公式(4)可知，电流Io与支路电流之间的关系如下：
Io＝I1+I3＝Ia+Ib+I3＝Ib+(1-N)*I3 (5)
进一步，为了使输出电流纹波为零，则根据电感的安秒平衡原理可知：
ΔIb＝(N-1)*ΔI3 (6)
Figure BDA0002939240610000061
根据上述公式(5)、公式(6)，以及公式(7)可知，第一电感Lm的感量、第二电感L3的感量以及三端共模电感器1的匝数比之间满足电源输出电流纹波为零的成立条件如下：
Figure BDA0002939240610000062
其中，
N表示三端共模电感器1的匝数比；
L3表示第二电感L3的感量；
Lm表示第一电感Lm的感量。
根据上述公式(8)可以分析出，本实用新型提供的电压纹波抵消电路与功率变换器的开关频率、输入电压、占空比等均无关。
通过上述公式(8)可知，分母(N-1)应当大于0，故第一绕组电感L0与第二绕组电感L2的匝数比应大于1。其中匝数比N越小，感应到第二绕组电感L2的交流电流I3就会越小，能降低纹波电流消除电路的损耗(由I2R可知)，同时也能减小电容器Cb两端的电压纹波，可以使电路的性能更加稳定，最适合的匝比取值范围：1<N<3。
本实用新型还提供一种功率变换器，应用于实施如上述的电压纹波抵消电路。
本技术方案具有如下优点或有益效果：
通过磁集成技术，能够改善电路的电磁兼容性能，同时能够极大程度上减小输出电压或电流纹波，减小输出滤波电容的体积，提高了电路的可靠性和功率密度，且电路成本降低。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电压纹波抵消电路，其特征在于，包括：
一三端共模电感器，所述三端共模电感器包括一第一绕组电感、一第二绕组电感；
一第一纹波抵消支路，所述第一纹波抵消支路的一端连接一电源转换器的第一输入端，所述第一纹波抵消支路的另一端连接一负载的第一输出端，所述第一纹波抵消支路包括所述第一绕组电感，以及与所述第一绕组电感并联连接的一第一电感；
一第二纹波抵消支路，所述第二纹波抵消支路的一端连接所述电源转换器的第二输入端，所述第二纹波抵消支路的另一端连接所述第一输出端，所述第二纹波抵消支路包括所述第二绕组电感，以及与所述第二绕组电感串联连接的一第二电感。
2.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述三端共模电感器还包括一磁环和一第三绕组电感，所述第一绕组电感、所述第二绕组电感、所述第三绕组电感绕在所述磁环上；
其中，所述第一绕组电感、所述第三绕组电感、所述第二绕组电感的匝数比为N：N：1。
3.如权利要求2所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述第三绕组电感的异名端连接所述第二输入端，所述第三绕组电感的同名端连接所述负载的第二输出端。
4.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述第二纹波抵消支路还包括：
一第一电容，所述第一电容的一端连接所述第一输入端，所述第一电容的另一端连接所述第二绕组电感的同名端；
所述第二绕组电感的异名端连接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接所述第一输出端。
5.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，还包括：
一第二电容，所述第二电容的一端连接所述第一输入端，所述第二电容的另一端连接所述第二输入端。
6.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述第一电感的感量、所述第二电感的感量以及所述三端共模电感器的匝数比之间的关系式为：
Figure FDA0002939240600000021
其中，
N表示所述三端共模电感器的匝数比；
L3表示所述第二电感的感量；
Lm表示所述第一电感的感量。
7.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述三端共模电感器的匝数比大于1。
8.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述三端共模电感器的匝数比大于1，且小于3。
9.如权利要求1所述的一种电压纹波抵消电路，其特征在于，所述电源转换器包括ACDC电路，或DCDC电路。
10.一种功率变换器，包括如权利要求1-9任意一项所述的电压纹波抵消电路。
CN202120354680.2U 2021-02-08 2021-02-08 一种电压纹波抵消电路及功率变换器 Active CN214799285U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202120354680.2U CN214799285U (zh) 2021-02-08 2021-02-08 一种电压纹波抵消电路及功率变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202120354680.2U CN214799285U (zh) 2021-02-08 2021-02-08 一种电压纹波抵消电路及功率变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN214799285U true CN214799285U (zh) 2021-11-19

Family

ID=78752345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202120354680.2U Active CN214799285U (zh) 2021-02-08 2021-02-08 一种电压纹波抵消电路及功率变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN214799285U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106740220B (zh) 一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路
US9312753B2 (en) Power converter with low common mode noise
US20140313795A1 (en) Single phase bi-directional ac-dc converter with reduced passive components size and common mode electro-magnetic interference
CN102025281B (zh) 基于Cuk变换器的高频隔离式三电平交-交变换器
CN106981990B (zh) 单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法
CN201766508U (zh) 单相单级全桥隔离型功率因数校正变换器
CN101277056A (zh) 一种滤波电路
CN103762873A (zh) 基于Boost变换器的高频隔离式三电平逆变器
CN110504849A (zh) 一种无差模电感交错并联式维也纳整流器及其控制电路
CN214799285U (zh) 一种电压纹波抵消电路及功率变换器
CN105958809A (zh) 带有耦合电感的滤波器及其参数确定方法
CN104795986A (zh) 具有抑制共模噪音功能的功率变换装置
CN203761292U (zh) 一种高频隔离式五电平逆变器
CN200944530Y (zh) 一种电力滤波器
CN109217496B (zh) 无线电能传输系统中双边lcc补偿电路的参数分析方法
CN2476134Y (zh) 一种开关电源的单相输入滤波器
CN203608084U (zh) 具有低纹波的四开关升降压变换器
CN105991044B (zh) 一种非接触供电副边整流电路及方法
CN214897986U (zh) 串联式耦合电感、直流变换器及混合动力汽车
CN209961836U (zh) 过零检测系统
CN203788135U (zh) 一种三相三电平vienna整流器的辅助电源
CN202334291U (zh) 一种变频器多级emi滤波电路
CN113271017A (zh) 一种共用谐振腔的双向隔离型三相直流变换器
CN213367633U (zh) 一种滤除低频共模干扰的开关电源电路及音响设备
CN202503453U (zh) 一种小型无变压器高效率的逆变模块电源

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant