CN103531339B - 变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变压器，适用于交错并联反激电路，其包括：变压器上磁芯、副边骨架、副边绕组、副边引脚、原边骨架、原边绕组、原边引脚和变压器下磁芯；其中，变压器上磁芯和变压器下磁芯有两个圆环，为外环和内环，外环和内环中心为中心柱；外环、内环和中心柱之间形成两个槽，为外槽和内槽；副边骨架位于外槽里，原边骨架位于内槽里。本发明适用于交错并联反激电路，通过共用部分磁路的方式使两颗变压器集成在一起，可以减小变压器的整体体积，提高变换器的效率与功率密度。通过主路和从路共用骨架、同时绕线，消除主路和从路的失配，提高变换器的性能。

Description

变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体来说，本发明涉及一种适用于交错并联反激电路的变压器。
背景技术
变压器是电力电子变换器中重要的磁性元件，也是制约电力电子变换器小型化、效率与功率密度提升的重要因素。交错并联反激电路结构有利于增大输出功率，减小纹波，从而可以减小滤波器电路。在交错反激并联电路应用的电路场合中，比如太阳能光伏并网交错并联反激微型逆变器，两颗反激变压器是制约微型逆变器进一步小型化的重要因素。如果使两颗变压器集成在一起，就可以减小变压器的整体体积，提高变换器的效率与功率密度。
图1-1为现有技术中的一种分立变压器在交错并联反激电路中的应用示意图，图1-2为图1-1所示的交错并联反激电路中的分立变压器的外观结构示意图。如图1-1所示，两路分别有变压器100、100’，电流互感器101、101’以及开关元件102、102’。图1-1中的变压器100和100’是现有的常规反激变压器（如图1-2所示）。电流互感器101、101’检测变压器100、100’主边的电流。一般用MOSFET作为此交错并联反激电路中的开关元件102、102’，两个开关元件102、102’的驱动信号交错互补。
反激电路交错工作，而由于反激电路的特点，反激变压器在同等功率容量下磁材料用量较多，所以现有的两颗变压器体积较大，磁损也较高，成为制约该电路拓朴结构小型化的一个瓶颈。另外，两颗变压器之间的差异也会造成交错电路的失配，使得效率降低，并产生电磁兼容（EMC）干扰。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种适用于交错并联反激电路的集成变压器，降低电路中变压器的损耗，减小整个电路的体积，降低成本。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种适用于交错并联反激电路的集成变压器，减少交错并联反激电路间的失配，提高效率，减少EMC干扰。
为解决上述技术问题，本发明提供一种变压器，适用于交错并联反激电路，其包括：变压器上磁芯、副边骨架、副边绕组、副边引脚、原边骨架、原边绕组、原边引脚和变压器下磁芯；
其中，所述变压器上磁芯和所述变压器下磁芯有两个圆环，为外环和内环，所述外环和所述内环中心为中心柱；所述外环、所述内环和所述中心柱之间形成两个槽，为外槽和内槽；所述副边骨架位于所述外槽里，所述原边骨架位于所述内槽里。
可选地，所述原边绕组为两线同绕，分别对应主路和从路，所述原边引脚至少为三个，一个为主路和从路共用，另两个为主路和从路分别使用；主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相反的，使二者电流绕向相反。
可选地，所述副边绕组为两线同绕，分别对应主路和从路，所述副边引脚至少为三个，一个为主路和从路共用，另两个为主路和从路分别使用；主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相反的，使二者电流绕向相反。
可选地，所述原边绕组和/或所述副边绕组对应的主路和从路的绕线是分别进行的，而绕制方向相反；主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相同的，使二者的电流绕向相反。
可选地，所述变压器适用于太阳能光伏并网的交错并联反激微型逆变器中。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明适用于交错并联反激电路，通过共用部分磁路的方式使两颗变压器集成在一起，就可以减小变压器的整体体积，提高变换器的效率与功率密度。通过主路和从路共用骨架、同时绕线，消除主路和从路的失配，提高变换器的性能。
本发明一方面能降低电路中变压器的损耗，减小整个电路的体积，降低成本，另一方面能减少交错并联反激电路间的失配，提高效率，减少EMC干扰。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1-1为现有技术中的一种分立变压器在交错并联反激电路中的应用示意图；
图1-2为图1-1所示的交错并联反激电路中的分立变压器的外观结构示意图；
图2-1为本发明一个实施例的变压器所应用的交错并联反激电路的拓扑结构示意图；
图2-2为图2-1所示的交错并联反激电路中的变压器的外观结构示意图；
图3为图1-2所示的现有技术中的一种分立变压器的分解结构示意图；
图4为图2-2所示的本发明一个实施例的集成变压器的分解结构示意图；
图5为本发明一个实施例的变压器所应用的交错并联反激电路的部分工作波形示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图2-1为本发明一个实施例的变压器所应用的交错并联反激电路的拓扑结构示意图；图2-2为图2-1所示的交错并联反激电路中的变压器的外观结构示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
如图2-1所示，其中采用了集成的变压器200，代替了图1-1中的两个分立的变压器100、100’。应用集成的变压器200不仅减小了交错并联反激电路的体积，而且集成的变压器200的损耗减小，提高了整个电路的转换效率。
下面介绍本发明提出的变压器的具体结构，但在此之前，为表示对比，先介绍一下现有技术中的变压器的具体结构。图3为图1-2所示的现有技术中的一种分立变压器的分解结构示意图。
该变压器包括了变压器上磁芯301、骨架303、绕组305、副边引脚307、原边引脚309以及变压器下磁芯311。其中绕组305包括了原边绕组和副边绕组。
图4为图2-2所示的本发明一个实施例的集成变压器的分解结构示意图。如图4所示，该变压器可以适用于交错并联反激电路，特别是适用于太阳能光伏并网的交错并联反激微型逆变器中。该变压器主要包括：变压器上磁芯401、副边骨架403、副边绕组405、副边引脚407、原边骨架409、原边绕组411、原边引脚413和变压器下磁芯415。
其中，变压器上磁芯401和变压器下磁芯415有两个圆环，为外环417和内环419，外环417和内环419中心为中心柱421。外环417、内环419和中心柱421之间形成两个槽，为外槽423和内槽425。副边骨架403位于外槽423里，原边骨架409位于内槽425里。
在本实施例中，原边绕组411可以为两线同绕，分别对应主路和从路，原边引脚413至少为三个，一个为主路和从路共用，另两个为主路和从路分别使用。主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相反的，使二者电流绕向相反。
在本实施例中，副边绕组405也可以为两线同绕，分别对应主路和从路，副边引脚407至少为三个，一个为主路和从路共用，另两个为主路和从路分别使用。主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相反的，使二者电流绕向相反。
当然，在一个变化的实施例中，原边绕组411和/或副边绕组405对应的主路和从路的绕线可以是分别进行的，而绕制方向相反。主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相同的，从而使二者的电流绕向相反。
图5为本发明一个实施例的变压器所应用的交错并联反激电路的部分工作波形示意图。图5中驱动A500是图2-1中开关元件101的驱动信号波形，驱动B501是图2中开关管202的驱动信号波形，两个驱动信号波形交错互补。集成的变压器200中的磁通工作示图502、503所示。变压器在以开关频率重复的磁化与复位的工作状态中，在公共磁芯部分有部分磁通交叠，且方向相反，如图5中阴影部分504所示，正是因为阴影部分504的磁通相消，从而可以减少磁损，提高了效率，并且公共磁芯部分可以做小，可以节约磁材料，使变压器整体做小。
本发明适用于交错并联反激电路，通过共用部分磁路的方式使两颗变压器集成在一起，就可以减小变压器的整体体积，提高变换器的效率与功率密度。通过主路和从路共用骨架、同时绕线，消除主路和从路的失配，提高变换器的性能。
本发明一方面能降低电路中变压器的损耗，减小整个电路的体积，降低成本，另一方面能减少交错并联反激电路间的失配，提高效率，减少EMC干扰。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种变压器，适用于交错并联反激电路，其包括：变压器上磁芯(401)、副边骨架(403)、副边绕组(405)、副边引脚(407)、原边骨架(409)、原边绕组(411)、原边引脚(413)和变压器下磁芯(415)；
其中，所述变压器上磁芯(401)和所述变压器下磁芯(415)有两个圆环，为外环(417)和内环(419)，所述外环(417)和所述内环(419)中心为中心柱(421)；所述外环(417)、所述内环(419)和所述中心柱(421)之间形成两个槽，为外槽(423)和内槽(425)；所述副边骨架(403)位于所述外槽(423)里，所述原边骨架(409)位于所述内槽(425)里；
其中，所述原边绕组(411)为两线同绕，分别对应主路和从路；所述副边绕组(405)为两线同绕，分别对应主路和从路。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述原边引脚(413)至少为三个，一个为主路和从路共用，另两个为主路和从路分别使用；主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相反的，使二者电流绕向相反。
3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述副边引脚(407)至少为三个，一个为主路和从路共用，另两个为主路和从路分别使用；主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相反的，使二者电流绕向相反。
4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述原边绕组(411)和/或所述副边绕组(405)对应的主路和从路的绕线是分别进行的，而绕制方向相反；主路和从路的绕线和引脚的连接方式是相同的，使二者的电流绕向相反。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述变压器适用于太阳能光伏并网的交错并联反激微型逆变器中。
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