CN220962989U - 磁芯结构、变压器、微型逆变器和光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁芯结构、变压器、微型逆变器和光伏系统。磁芯结构包括多个原边绕线柱和一个副边绕线柱。每个原边绕线柱用于绕制原边绕组。副边绕线柱用于绕制副边绕组，多个原边绕线柱环绕副边绕线柱。如此，本实用新型的磁芯结构、变压器、微型逆变器和光伏系统中，多个原边绕线柱、原边绕组共用一个副边绕线柱、副边绕组，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

Description

磁芯结构、变压器、微型逆变器和光伏系统

技术领域

本实用新型涉及电压转换技术，更具体而言，涉及一种磁芯结构、变压器、微型逆变器和光伏系统。

背景技术

为了节省连接件的使用，在一拖一微型逆变器(一个微型逆变器对应一个光伏组件)的基础上发展出了一拖多微型逆变器(一个微型逆变器对应多个光伏组件)。一拖多微型逆变器中的变压器是每一路都采用独立器件，导致磁性器件偏多，器件的尺寸和损耗较大，影响整机的尺寸及效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种磁芯结构、变压器、微型逆变器和光伏系统。

本实用新型的磁芯结构包括多个原边绕线柱和一个副边绕线柱，每个所述原边绕线柱用于绕制原边绕组；所述副边绕线柱用于绕制副边绕组，多个所述原边绕线柱环绕所述副边绕线柱。

本实用新型的磁芯结构中，多个原边绕线柱、原边绕组共用一个副边绕线柱、副边绕组，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

在某些实施方式中，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间具有谐振电感。

如此，可以通过谐振电感增强变压器的工作效率和性能。

在某些实施方式中，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间设置有磁柱，所述谐振电感根据所述磁柱的气隙确定。

如此，可以在原边绕线柱与副边绕线柱之间设置磁柱，通过调整磁柱的气隙，从而得到合适的谐振电感。

在某些实施方式中，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间设置有两个所述磁柱，两个所述磁柱之间形成所述气隙。

如此，可以通过两个磁柱形成气隙，通过调整两个磁柱的间距可以调节气隙的大小，从而调整漏感，以形成谐振电感。

在某些实施方式中，所述磁芯结构还包括连接体，所述连接体连接所述原边绕线柱和所述副边绕线柱。

如此，原边绕线柱和副边绕线柱通过连接体可以形成一个整体结构，用于磁路传导，能够提高变压器的工作效率和性能。

在某些实施方式中，所述连接体包括第一连接体和第二连接体，所述第一连接体连接所述原边绕线柱的一端和所述副边绕线柱的一端，所述第二连接体连接所述原边绕线柱的另一端和所述副边绕线柱的另一端。

如此，原边绕线柱和副边绕线柱通过第一连接体和第二连接体可以形成一个整体结构，用于磁路传导，能够提高变压器的工作效率和性能。

在某些实施方式中，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间设置有第一磁柱和第二磁柱，所述第一磁柱自所述第一连接体朝向所述第二连接体延伸，所述第二磁柱自所述第二连接体朝向所述第一连接体延伸，第一磁柱与第二磁柱之间形成气隙。

如此，自第一连接体朝向第二连接体延伸的第一磁柱和自第二连接体朝向第一连接体延伸的第二磁柱之间可以形成气隙，通过调整第一磁柱的第二磁柱的间距可以调节气隙的大小，从而调整漏感，以形成谐振电感。

在某些实施方式中，所述原边绕线柱、所述副边绕线柱、所述第一连接体、所述第二连接体、所述第一磁柱和所述第二磁柱为一体结构。

如此，便于形成磁芯结构。

在某些实施方式中，多个所述原边绕线柱环绕所述副边绕线柱并对称设置。

如此，可以使得多个原边绕线柱相互远离，多个原边绕线柱上的原边绕组的能量可以传导至副边绕线柱上的副边绕组，而减少、避免原边绕线柱上的原边绕组的能量传导至相邻的原边绕线柱上的原边绕组，即减少、避免相邻的两个原边绕线柱上的原边绕组相互影响。

本实用新型的变压器包括上述磁芯结构、多个原边绕组和一个副边绕组，每个所述原边绕组对应一个所述原边绕线柱并绕制在所述原边绕线柱上，所述副边绕组绕制在所述副边绕线柱上。

本实用新型的变压器中，多个原边绕线柱、原边绕组共用一个副边绕线柱、副边绕组，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

本实用新型的微型逆变器包括上述变压器、直流侧变换电路和交流侧变换电路，所述直流侧变换电路设置在直流源和所述原边绕组之间，所述交流侧变换电路设置在所述副边绕组和交流源之间。

本实用新型的微型逆变器中，多个原边绕线柱、原边绕组共用一个副边绕线柱、副边绕组，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

本实用新型的光伏系统包括上述微型逆变器和多个光伏板，每个所述光伏板对应一个所述原边绕组。

本实用新型的光伏系统中，多个原边绕线柱、原边绕组共用一个副边绕线柱、副边绕组，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

本实用新型的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实施方式的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型某些实施方式的变压器的结构示意图；

图2为本实用新型某些实施方式的变压器的平面示意图；

图3为本实用新型某些实施方式的变压器的结构示意图；

图4为本实用新型某些实施方式的变压器的平面示意图；

图5为本实用新型某些实施方式的变压器的结构示意图；

图6为本实用新型某些实施方式的变压器的平面示意图；

图7为本实用新型某些实施方式的变压器的电路示意图；

图8为本实用新型某些实施方式的光伏系统的电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的实施方式的限制。

微型逆变器因为其能够实现组件级的最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking，MPPT)，没有组件串联的短板效应且能够实现组件级的运维，从而得到了广泛的关注。为了进一步节省连接件的使用，在一拖一微型逆变器(一个微型逆变器对应一个光伏组件)的基础上发展出了一拖多微型逆变器(一个微型逆变器对应多个光伏组件)。其中，变压器作为主功率回路中的重要器件，承担变压、隔离的功能。一拖多微型逆变器中的变压器是每一路都采用独立器件，导致磁性器件偏多，器件的尺寸和损耗较大，影响整机的尺寸及效率，同时成本也比较高。

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种磁芯结构12，磁芯结构12包括多个原边绕线柱121和一个副边绕线柱122。每个原边绕线柱121用于绕制原边绕组14。副边绕线柱122用于绕制副边绕组16，多个原边绕线柱121环绕副边绕线柱122。

本实用新型的磁芯结构12中，多个原边绕线柱121、原边绕组14共用一个副边绕线柱122、副边绕组16，集成度高，可以减少磁性器件(即原边绕线柱、副边绕线柱等磁芯)数量，减小尺寸，降低损耗。

具体地，磁芯结构12可以连接多路输入，多路输入为多个原边绕线柱121上绕制的多个原边绕组14。磁芯结构12可以连接一路输出，一路输出为副边绕线柱122上绕制的副边绕组16。其中，原边绕组14和副边绕组16例如可以为线圈。

本实用新型的磁芯结构12可以应用在一拖多的微逆产品中。请参阅图1和图2，以一拖二为例(即两路输入一路输出)，磁芯结构12包括第一原边绕线柱1211(左边灰色区域)、第二原边绕线柱1213(右边灰色区域)和副边绕线柱122(中间灰色区域)。第一原边绕组141为第一路输入，绕制在第一原边绕线柱1211上；第二原边绕组143为第二路输入，绕制在第二原边绕线柱1213上；副边绕组16为输出，绕制在副边绕线柱122上。请参阅图3和图4，以一拖三为例(即三路输入一路输出)，中间为副边绕线柱122，周围为三路输入的原边绕线柱121。请参阅图5和图6，以一拖四为例(即四路输入一路输出)，中间为副边绕线柱122，周围为四路输入的原边绕线柱121。

请结合图7，在某些实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间具有谐振电感123。

如此，可以通过谐振电感123增强变压器的工作效率和性能。

具体地，带谐振电感123的磁集成变压器原理图如图7所示，可以在原边绕线柱121与副边绕线柱122之间形成谐振电感123。在一个实施例中，可以利用原边绕组14和副边绕组16之间的漏感作为谐振电感123。在另一个实施例中，可以在原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置磁柱124，以形成谐振电感123。请参阅图1和图2，以一拖二为例，可以在两个原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置磁柱124，以形成谐振电感123，当然，在其他实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间也可以不设置磁柱124。请参阅图3和图4，以一拖三为例，可以在三个原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置磁柱124，以形成谐振电感123，当然，在其他实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间也可以不设置磁柱124。请参阅图5和图6，以一拖四为例，可以在四个原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置磁柱124，以形成谐振电感123，当然，在其他实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间也可以不设置磁柱124。

请参阅图1，在某些实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置有磁柱124，谐振电感123根据磁柱124的气隙125确定。

如此，可以在原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置磁柱124，通过调整磁柱124的气隙125，从而得到合适的谐振电感123。

具体地，请参阅图2，图中左边虚线部分为第一原边绕线柱1211和副边绕线柱122之间的磁柱124，右边虚线部分为第二原边绕线柱1213和副边绕线柱122之间的磁柱124。通过调整磁柱124的气隙125，可以调整漏感，从而可以作为谐振电感123使用。

请参阅图1，在某些实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置有两个磁柱124，两个磁柱124之间形成气隙125。

如此，可以通过两个磁柱124形成气隙125，通过调整两个磁柱124的间距可以调节气隙125的大小，从而调整漏感，以形成谐振电感123。原边绕线柱121与副边绕线柱122之间的两个磁柱124例如为第一磁柱1242和第二磁柱1244。

请参阅图1，在某些实施方式中，磁芯结构12还包括连接体126，连接体126连接原边绕线柱121和副边绕线柱122。

如此，原边绕线柱121和副边绕线柱122通过连接体126可以形成一个整体结构，用于磁路传导，能够提高变压器的工作效率和性能。

具体地，原边绕线柱121和副边绕线柱122可以是采用铁氧体、软磁合金、纯铁、硅钢、镍铁合金等材料制成的磁导体，连接体126可以采用与原边绕线柱121和副边绕线柱122同样的材料制成。在一个实施例中，原边绕线柱121、副边绕线柱122和连接体126可以是一体结构，例如可以通过一体成型的工艺形成原边绕线柱121、副边绕线柱122和连接体126。

请参阅图1，在某些实施方式中，连接体126包括第一连接体1262和第二连接体1264，第一连接体1262连接原边绕线柱121的一端和副边绕线柱122的一端，第二连接体1264连接原边绕线柱121的另一端和副边绕线柱122的另一端。

如此，原边绕线柱121和副边绕线柱122通过第一连接体1262和第二连接体1264可以形成一个整体结构，用于磁路传导，能够提高变压器的工作效率和性能。另外，第一连接体1262连接原边绕线柱121的一端和副边绕线柱122的一端，第二连接体1264连接原边绕线柱121的另一端和副边绕线柱122的另一端，可以避免原边绕组14从原边绕线柱121滑落，避免副边绕组16从副边绕线柱122滑落。

在一个实施例中，原边绕线柱121、副边绕线柱122、第一连接体1262和第二连接体1264可以是一体结构，例如可以通过一体成型的工艺形成原边绕线柱121、副边绕线柱122、第一连接体1262和第二连接体1264。

请参阅图1，在某些实施方式中，原边绕线柱121与副边绕线柱122之间设置有第一磁柱1242和第二磁柱1244，第一磁柱1242自第一连接体1262朝向第二连接体1264延伸，第二磁柱1244自第二连接体1264朝向第一连接体1262延伸，第一磁柱1242与第二磁柱1244之间形成气隙125。

如此，自第一连接体1262朝向第二连接体1264延伸的第一磁柱1242和自第二连接体1264朝向第一连接体1262延伸的第二磁柱1244之间可以形成气隙125，通过调整第一磁柱1242的第二磁柱1244的间距可以调节气隙125的大小，从而调整漏感，以形成谐振电感123。

在某些实施方式中，原边绕线柱121、副边绕线柱122、第一连接体1262、第二连接体1264、第一磁柱1242和第二磁柱1244为一体结构。

如此，便于形成磁芯结构12。

具体地，原边绕线柱121、副边绕线柱122、第一连接体1262、第二连接体1264、第一磁柱1242和第二磁柱1244可以是一体结构，例如可以通过一体成型的工艺形成原边绕线柱121、副边绕线柱122、第一连接体1262、第二连接体1264、第一磁柱1242和第二磁柱1244，从而得到磁芯结构12。

在某些实施方式中，多个原边绕线柱121环绕副边绕线柱122并对称设置。

如此，可以使得多个原边绕线柱121相互远离，多个原边绕线柱121上的原边绕组14的能量可以传导至副边绕线柱122上的副边绕组16，而减少、避免原边绕线柱121上的原边绕组14的能量传导至相邻的原边绕线柱121上的原边绕组14，即减少、避免相邻的两个原边绕线柱121上的原边绕组14相互影响。

具体地，请参阅图1和图2，以一拖二为例，两个原边绕线柱121可以环绕副边绕线柱122并对称设置在副边绕线柱122的周围，两个原边绕线柱121与副边绕线柱122的距离相同。请参阅图3和图4，以一拖三为例，三个原边绕线柱121可以环绕副边绕线柱122并对称设置在副边绕线柱122的周围，三个原边绕线柱121与副边绕线柱122的距离相同。请参阅图5和图6，以一拖四为例，四个原边绕线柱121可以环绕副边绕线柱122并对称设置在副边绕线柱122的周围，四个原边绕线柱121与副边绕线柱122的距离相同。

请参阅图1，本实用新型实施方式还提供一种变压器10，变压器10包括上述磁芯结构12、多个原边绕组14和一个副边绕组16，每个原边绕组14对应一个原边绕线柱121并绕制在原边绕线柱121上，副边绕组16绕制在副边绕线柱122上。

本实用新型的变压器10中，多个原边绕线柱121、原边绕组14共用一个副边绕线柱122、副边绕组16，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

具体地，变压器10可以连接多路输入，多路输入为多个原边绕组14。变压器10可以连接一路输出，一路输出为副边绕组16，变压器10为多路输入、一路输出的磁集成变压器。

请参阅图8，本实用新型实施方式还提供一种微型逆变器100，微型逆变器100包括上述变压器10、直流侧变换电路20和交流侧变换电路30，直流侧变换电路20设置在直流源200和原边绕组14之间，交流侧变换电路30设置在副边绕组16和交流源300之间。

本实用新型的微型逆变器100中，多个原边绕线柱121、原边绕组14共用一个副边绕线柱122、副边绕组16，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

以图8为例，微型逆变器100可以采用多路输入、一路输出的拓扑结构，微型逆变器100为多路输入、一路输出的逆变器。具体地，直流源200可以为光伏板，直流源200可以包括多个，每个直流源200可以连接一个原边绕组14，一个原边绕组14作为一路输入，多个直流源200可以连接多个原边绕组14，多个原边绕组14作为多路输入。交流源300可以为电网，交流源300连接副边绕组16，副边绕组16作为一路输出。微型逆变器100可以将直流源200生成的直流电转换为交流源300的交流电，例如，将光伏板生成的直流电转换为电网的交流电。

微型逆变器100的多路输入可以共用交流侧变换电路30，如此，可以进一步减少器件数量，简化结构。

在一个实施例中，直流侧变换电路20可以包括逆变H桥，逆变H桥的输入端连接直流源200，逆变H桥的输出端连接原边绕组14，另外，原边绕组14可以与对应的阻抗(Z1、Z2、…、Zn)串联。其中，一个光伏板可表示一个光伏组件。交流侧变换电路30可以包括两个双向开关桥臂电路，也可以包括一个双向桥臂电路和一个电容桥臂。

请参阅图8，本实用新型实施方式还提供一种光伏系统1000，光伏系统1000包括上述微型逆变器100和多个光伏板，每个光伏板对应一个原边绕组14。

本实用新型的光伏系统1000中，多个原边绕线柱121、原边绕组14共用一个副边绕线柱122、副边绕组16，集成度高，可以减少磁性器件数量，减小尺寸，降低损耗。

具体地，直流源200可以为光伏板，每个光伏板可以连接一个原边绕组14，一个原边绕组14作为一路输入，多个光伏板可以连接多个原边绕组14，多个原边绕组14作为多路输入。光伏板生成的直流电可以通过微型逆变器100转换为电网的交流电进行输出。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个例子中”、“示例地”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“连接”应做广义理解，例如，可以包括固定连接，也可以包括可拆卸连接，或一体地连接；可以包括直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以包括两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种磁芯结构，其特征在于，所述磁芯结构包括：

多个原边绕线柱，每个所述原边绕线柱用于绕制原边绕组；

一个副边绕线柱，所述副边绕线柱用于绕制副边绕组，多个所述原边绕线柱环绕所述副边绕线柱。

2.根据权利要求1所述的磁芯结构，其特征在于，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间具有谐振电感。

3.根据权利要求2所述的磁芯结构，其特征在于，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间设置有磁柱，所述谐振电感根据所述磁柱的气隙确定。

4.根据权利要求3所述的磁芯结构，其特征在于，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间设置有两个所述磁柱，两个所述磁柱之间形成所述气隙。

5.根据权利要求1所述的磁芯结构，其特征在于，所述磁芯结构还包括连接体，所述连接体连接所述原边绕线柱和所述副边绕线柱。

6.根据权利要求5所述的磁芯结构，其特征在于，所述连接体包括第一连接体和第二连接体，所述第一连接体连接所述原边绕线柱的一端和所述副边绕线柱的一端，所述第二连接体连接所述原边绕线柱的另一端和所述副边绕线柱的另一端。

7.根据权利要求6所述的磁芯结构，其特征在于，所述原边绕线柱与所述副边绕线柱之间设置有第一磁柱和第二磁柱，所述第一磁柱自所述第一连接体朝向所述第二连接体延伸，所述第二磁柱自所述第二连接体朝向所述第一连接体延伸，第一磁柱与第二磁柱之间形成气隙。

8.根据权利要求7所述的磁芯结构，其特征在于，所述原边绕线柱、所述副边绕线柱、所述第一连接体、所述第二连接体、所述第一磁柱和所述第二磁柱为一体结构。

9.根据权利要求1所述的磁芯结构，其特征在于，多个所述原边绕线柱环绕所述副边绕线柱并对称设置。

10.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括权利要求1-9任意一项所述的磁芯结构、多个原边绕组和一个副边绕组，每个所述原边绕组对应一个所述原边绕线柱并绕制在所述原边绕线柱上，所述副边绕组绕制在所述副边绕线柱上。

11.一种微型逆变器，其特征在于，所述微型逆变器包括权利要求10所述的变压器、直流侧变换电路和交流侧变换电路，所述直流侧变换电路设置在直流源和所述原边绕组之间，所述交流侧变换电路设置在所述副边绕组和交流源之间。

12.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括权利要求11所述的微型逆变器和多个光伏板，每个所述光伏板对应一个所述原边绕组。