专利名称：集成电感器、并联均流电路和具有并联均流电路的逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于均匀分配并联电路中各并联支路电流的集成电感器、包括该集成电感器的并联均流电路和具有该并联均流电路的逆变器。
背景技术：
在大功率逆变器装置的研制过程中，当单个开关管的容量无法满足该逆变器的功率要求时，通常会选择多个功率等级较小、市场货源充足的开关管，如功率半导体开关管等，然后将所述多个开关管并联接入逆变器电路中以满足该逆变器的功率要求。但是，由于功率半导体开关管一般具有正温度系数，且各开关管自身参数的不一致以及逆变器电路布局的不对称，导致所述多个开关管并联时会引起各开关管的电流分配不均衡。并且当所述多个开关管直接并联时，承受电流最大的开关管最容易发生过流，一旦该开关管因过流而损坏后，其原来所承受的电流自然会加到其它的开关管上，可能会造成其它开关管因过流而损坏。目前，在开关管并联电路中，为了使各并联支路的电流均匀分配，除了选用特性一致的开关器件以外，通常采用在并联支路上串联电阻或电感器(也称电抗器、电感线圈)等措施来解决并联支路的均流(即电流均匀分配)问题。其中，串联电阻的方法具有结构简单、稳态(静态)均流效果好等优点，但其动态均流效果较差，且串联的电阻上的功率损耗较大，因此该方法一般只用于小容量的电力电子装置中；串联电感器的方法虽然可以解决动态均流的问题，但其均流效果不是很理想，而在每个并联支路上分别串联一个用于均流的电感器，且每个电感器均设置一个单独的磁芯，会增加整个电路结构的体积和重量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种用于均匀分配并联电路中各并联支路电流的集成电感器、包括该集成电感器的并联均流电路和 具有该并联均流电路的逆变器。解决本发明技术问题所采用的技术方案是所述集成电感器，用于均匀分配并联电路中各并联支路的电流，其中，所述集成电感器包括多个输入端和多个输出端，所述输入端的数量与所述并联电路中并联支路的数量相同，所述输出端的数量与其输入端的数量相同；所述每个输入端处与输出端处均设有一个电感线圈，且所有电感线圈均绕制在同一个磁芯上。优选的是，所述磁芯具有多个伸出端，所述伸出端的数量与所述并联电路中并联支路的数量相同；每个伸出端上均绕制有一个输入端电感线圈与一个输出端电感线圈，且绕制在每个伸出端上的输入端电感线圈均与绕制在另一个伸出端上的输出端电感线圈串联，使得每一对绕制在同一个伸出端上的输入端电感线圈与输出端电感线圈形成一组耦合电感，可有效的提高并联电路中各并联支路的动态和静态均流特性。
进一步优选，每一个绕制在伸出端上的输入端电感线圈的同名端均位于其电流输入端，每一个绕制在伸出端上的输出端电感线圈的同名端均位于其电流输出端。本发明同时提供一种并联均流电路，包括多个并联支路电路，其还包括上述的集成电感器，所述集成电感器的各输入端电感线圈分别与该并联均流电路中各并联支路相连，所述集成电感器的各输出端电感线圈并联成一路输出。优选的是，所述并联均流电路为开关管并联均流电路。优选的是，所述并联均流电路的并联支路不少于三路。本发明同时还提供一种逆变器，其具有并联均流电路，所述并联均流电路采用上述的并联均流电路。有益效果
现有技术中，在并联电路的每个并联支路上均需串联一个独立的电感器，而每个电感器均需设置单独的磁芯，所述磁芯一般采用环形的磁芯，因此一个并联电路就需设置多个环形磁芯，其增加了整个电路结构的重量，而且其安装在逆变器上所占用的空间也比较大；而本发明所述的集成电感器只需设置一个磁芯，也就是说，采用所述集成电感器的并联电路也只需设置一个磁芯，例如采用所述集成电感器的并联电路包含三个并联支路，则该集成电感器可选用E型磁芯，而一个E型磁芯的重量要比三个环形磁芯的重量轻，且所述集成电感器的各电感线圈均绕制在该E型磁芯上后，整个电路结构较为紧凑，其安装在逆变器上所占用的空间较小。可见采用本发明的一个集成电感器与采用现有技术的多个独立的电感器相比，整个电路结构的体积大大减小，重量减轻，有效的简化了现有的并联电路。现有技术中，由于与每个并联支路相连的电感器均是独立的电感器，使得各并联支路的电感量和磁饱和度都不会完全相同；而本发明中，所述集成电感器中的各电感线圈均绕制在同一个磁芯上，因此各并联支路也就不存在磁饱和度不同的问题；而且每个并联支路的电感量不只是由与本支路串联的电感线圈的电感量决定，同时还由与其他支路串联的电感线圈和与本支路串联的电感线圈之间产生的互感量(即每组耦合电感中的两个电感线圈之间产生的互感量)决定，所以每组耦合电感中的两个分别与不同并联支路串联的电感线圈之间存在的电感量差异可以通过所述两个电感线圈之间的互感量来平衡，最终使得各并联支路中总的电感量基本上保持一致。所以，从理论上可知，本发明所述集成电感器中形成的多组耦合电感的均流效果比现有技术中独立设置的电感器的效果好很多；经实际检测可知，现有技术中在每个并联支路上串联独立电感器后，各支路的动态不均流度可达40%以上，静态不均流度可达20%以上，而采用本发明所述集成电感器后，各支路的动态不均流度和静态不均流度均小于5%。可见本发明所述集成电感器有效的提高了并联电路中各并联支路的动态和静态均流特性。
图I为本发明实施例I中开关管并联均流电路的原理示意图。图2为本发明实施例I中逆变器的电路原理示意图；图3为图2中开关|吴块的具体电路不意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明集成电感器、包括该集成电感器的并联均流电路和具有该并联均流电路的逆变器作进一步详细描述。所述集成电感器其用于均匀分配并联电路中各并联支路的电流，其中，所述集成电感器包括多个输入端和多个输出端，所述输入端的数量与所述并联电路中并联支路的数量相同，所述输出端的数量与其输入端的数量相同；所述每个输入端处与输出端处均设有一个电感线圈，且所有电感线圈均绕制在同一个磁芯上。实施例I :如图I所示，本实施例中，所述并联均流电路采用开关管并联均流电路，所述开关管并联均流电路的并联支路为三路，分别为开关管I支路、开关管2支路以及开关管3支路。所述用于均匀分配该开关管并联均流电路各并联支路电流的集成电感器包括三 个输入端和三个输出端。所述集成电感器的每个输入端分别与所述均流电路中的一个并联支路相连，所述集成电感器的所有输出端并联成一路输出，所述每个输入端处与输出端处均设有一个电感线圈，即共设有六个电感线圈，且所有电感线圈均绕制在同一个磁芯上。具体的，所述输入端电感线圈分别为与开关管I支路输出端相连的输入端电感线圈L13、与开关管2支路输出端相连的输入端电感线圈L21、以及与开关管3支路输出端相连的输入端电感线圈L32 ;所述输出端电感线圈分别为与输入端电感线圈L13串联的输出端电感线圈L12、与输入端电感线圈L21串联的输出端电感线圈L23、以及与输入端电感线圈L32串联的输出端电感线圈L31，所述输出端电感线圈L12、输出端电感线圈L23以及输出端电感线圈L31并联成一路输出。可见，所述集成电感器包括六个电感线圈，且所述六个电感线圈均绕制在一个磁芯上。本实施例中，所述磁芯采用E型磁芯(也称E字型磁芯)，该E型磁芯具有三个伸出端，分别为伸出端Tl、伸出端T2以及伸出端T3，所述三个伸出端均连接至同一个连接端(图I中未示出)上。所述六个电感线圈分别绕制在E型磁芯的三个伸出端上，且每个伸出端上均绕制有一个输入端电感线圈与一个输出端电感线圈。其中，绕制在每个伸出端上的输入端电感线圈均与绕制在另一个伸出端上的输出端电感线圈串联，使得每一对绕制在同一个伸出端上的输入端电感线圈与输出端电感线圈形成一组耦合电感。且每一个绕制在伸出端上的输入端电感线圈的同名端均位于其电流输入端，每一个绕制在伸出端上的输出端电感线圈的同名端均位于其电流输出端。如图I所示，所述集成电感器的具体绕制方式为所述输入端电感线圈L13与输出端电感线圈L31绕制在伸出端Tl上，且输入端电感线圈L13的同名端位于其电流输入端，输出端电感线圈L31的同名端位于其电流输出端；所述输入端电感线圈L21与输出端电感线圈L12绕制在伸出端T2上，且输入端电感线圈L21的同名端位于其电流输入端，输出端电感线圈L12的同名端位于其电流输出端；所述输入端电感线圈L32与输出端电感线圈L23绕制在伸出端T3上，且输入端电感线圈L32的同名端位于其电流输入端，输出端电感线圈L23的同名端位于其电流输出端。通过上述方法绕制而成的集成电感器中，共形成三组耦合电感，其分别为，输入端电感线圈L13与输出端电感线圈L31形成的一组耦合电感；输入端电感线圈L21与输出端电感线圈L12形成的一组耦合电感；输入端电感线圈L32与输出端电感线圈L23形成的一组耦合电感。本实施例中，所述集成电感器应用于具有三路并联支路的并联电路中，且包含三组耦合电感。同理，如果集成电感器需应用在具有四路或更多路并联支路的并联电路中，则其应包含四组或更多组所述耦合电感。本实施例同时提供一种并联均流电路，包括多个并联支路电路，其还包括上述的集成电感器，所述集成电感器的各输入端电感线圈分别与该并联均流电路中各并联支路相连，所述集成电感器的各输出端电感线圈并联成一路输出，即该并联均流电路的各并联支路经所述集成电感器后并联输出。本实施例同时还提供一种逆变器，其具有并联均流电路，所述并联均流电路采用上述的并联均流电路。如图2、3所示，所述逆变器电路采用三相全桥逆变电路，共包括六个开关模块，其 中，每个开关模块包括三个并联的开关管，其分别为开关管I、开关管2以及开关管3，为提高这三个并联开关管支路的均流效果，将开关管I、开关管2以及开关管3的输出端分别与集成电感器的三个输入端相连，集成电感器的三个输出端并联后输出，即所述三个开关管并联支路以及集成电感器组成并联均流电路。实施例2 本实施例与实施例I的区别在于所述并联均流电路的并联支路为两路。相应的，用于均匀分配该并联均流电路各并联支路电流的集成电感器只包括两个输入端和两个输出端，即该集成电感器包括两个输入端电感线圈与两个输出端电感线圈，并绕制在一个磁芯上。所述磁芯采用U型磁芯，该U型磁芯包括两个伸出端，所述两个伸出端均连接至同一个连接端上。其中，绕制在每一个伸出端上的输入端电感线圈均与绕制在另一个伸出端上的输出端电感线圈串联，使得每一对绕制在同一个伸出端上的输入端电感线圈与输出端电感线圈形成一组耦合电感，也即形成两组耦合电感。本实施例中的其他结构以及作用都与实施例I相同，这里不再赘述。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种集成电感器，其用于均匀分配并联电路中各并联支路的电流，其特征在于，所述集成电感器包括多个输入端和多个输出端，所述输入端的数量与所述并联电路中并联支路的数量相同，所述输出端的数量与其输入端的数量相同；所述每个输入端处与输出端处均设有一个电感线圈，且所有电感线圈均绕制在同一个磁芯上。
2.根据权利要求I所述的集成电感器，其特征在于，所述磁芯具有多个伸出端，所述伸出端的数量与所述并联电路中并联支路的数量相同；每个伸出端上均绕制有一个输入端电感线圈与一个输出端电感线圈，且绕制在每个伸出端上的输入端电感线圈均与绕制在另一个伸出端上的输出端电感线圈串联，使得每一对绕制在同一个伸出端上的输入端电感线圈与输出端电感线圈形成一组稱合电感。
3.根据权利要求2所述的集成电感器，其特征在于，每一个绕制在伸出端上的输入端电感线圈的同名端均位于其电流输入端，每一个绕制在伸出端上的输出端电感线圈的同名端均位于其电流输出端。
4.一种并联均流电路，包括多个并联支路电路，其特征在于，所述并联均流电路还包括权利要求1-3之一所述的集成电感器，所述集成电感器的各输入端电感线圈分别与该并联均流电路中各并联支路相连，所述集成电感器的各输出端电感线圈并联成一路输出。
5.根据权利要求4所述的均流电路，其特征在于，所述并联均流电路为开关管并联均流电路。
6.根据权利要求4所述的均流电路，其特征在于，所述并联均流电路的并联支路大于或等于三路。
7.一种逆变器，其具有并联均流电路，其特征在于，所述并联均流电路采用权利要求4-6之一所述的并联均流电路。
全文摘要
本发明提供一种集成电感器，其用于均匀分配并联电路中各并联支路的电流，其中，所述集成电感器包括多个输入端和多个输出端，所述输入端的数量与所述并联电路中并联支路的数量相同，所述输出端的数量与其输入端的数量相同；所述每个输入端处与输出端处均设有一个电感线圈，且所有电感线圈均绕制在同一个磁芯上。相应地，提供一种采用上述集成电感器的并联均流电路以及具有所述并联均流电路的逆变器。采用本发明所述集成电感器的并联电路与现有技术相比其并联支路的均流效果更好，有效地提高了并联电路的动态和静态均流特性。
文档编号H01F37/00GK102682980SQ20121005983
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者刘乐陶, 刘伟增, 马超群 申请人:特变电工新疆新能源股份有限公司, 特变电工西安电气科技有限公司