一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置的制作方法

本发明公开一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置。

背景技术：

光伏-电池储能一体化软开关功率变换器是将光伏与电池储能一起连接到负载的重要模块，它不仅有储能的作用而且能进一步使得电压稳定，提高功率，提高了工作频率，所以其在一些大功率和光伏储能应用领域得到了广泛的重视和研究。

该面向光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置有以下优点：

l高稳定效率，显著的提高了输出的稳定性；

l高功率密度、软开关可大幅提高工作频率从而显著减小无源元件体积。

技术实现要素：

本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，其特征在于：包括第一、二、三、四柔性带材集成绕组、第一、二、三e型磁芯。第一e型磁芯位于第二e型磁芯下方且与第二e型磁芯相对接触设置，且两相对的e-e型磁芯左右边柱设有气隙，第三e型磁芯位于第二e型磁芯上方且与第二e型磁芯同向接触设置，且该e型磁芯的左右边柱设有气隙。第一、二柔性带材集成绕组分别绕制在第一、二e型磁芯相对设置的e-e型磁芯的左右边柱上；第三、四柔性带材集成绕组分别绕制在第三e型磁芯的左右边柱上。所述的第一柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第一绝缘薄膜、第一导体薄膜、第二绝缘薄膜、第二导体薄膜；所述的第二柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第三绝缘薄膜、第三导体薄膜；所述的第三柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第四绝缘薄膜、第四导体薄膜；所述的第四柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第五绝缘薄膜、第五导体薄膜。

所述的第一柔性带材集成绕组的第一导体薄膜输入端与第一二极管阳极相连，其输出端与第一电容的输出端相连；所述第一柔性带材集成绕组的第二导体薄膜输入端与pv输出端相连，其输出端与第一开关管的漏极相连。所述第二柔性带材集成绕组的第三导体薄膜输入端与第一开关管的漏极相连，其输出端与第二开关管的源极相连。所述第三柔性带材集成绕组的第四导体薄膜输入端与第三开关管的源极相连，其输出端与第一开关管的源极相连。所述第四柔性带材集成绕组的第五导体薄膜输入端第一开关管的源极相连，其输出端与第二二极管的阳极相连。

所述第一柔性带材集成绕组的第一导体薄膜和第二导体薄膜分别构成第一变压器的副边和原边，所述第二柔性带材集成绕组的第三导体薄膜构成第一谐振电感，所述第三柔性带材集成绕组的第四导体薄膜构成第二谐振电感；所述第四柔性带材集成绕组的第五导体薄膜构成第一储能电感。

所述第一柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一变压器；所述第二柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一串联谐振电感；所述第三柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第二谐振电感；所述第四柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一储能电感。

本发明的有益效果在于：从实际需求出发，提出一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，其采用柔性带材集成技术提供了一种结构简单、体积小，提高了电感元件的空间利用率，并以提高功率密度及提升集成单元在电力电子装置中的可靠性与安全性为目标。

附图说明

图１为本发明的整体结构示意图。

图２为本发明的爆炸结构示意图。

图３为本发明的工作结构示意图。

图4为本发明的装置集总参数模型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-图3所示，一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置包括第一柔性带材集成绕组4、第二柔性带材集成绕组5、第三柔性带材集成绕组6、第四柔性带材集成绕组7、第一e型磁芯1、第二e型磁芯2和第三e型磁芯3；第一e型磁芯1位于第二e型磁芯2下方且与第二e型磁芯2相对接触设置，第三e型磁芯3位于第二e型磁芯2上方且与第二e型磁芯2同向接触设置；第一柔性带材集成绕组4和第二柔性带材集成绕组5分别绕制在第一e型磁芯1和第二e型磁芯2相对设置的e-e型磁芯的左右边柱上；第三柔性带材集成绕组6和第四柔性带材集成绕组7分别绕制在第三e型磁芯3的左右边柱上。所述的第一柔性带材集成绕组4由里到外依次排列为第一绝缘薄膜8、第一导体薄膜9、第二绝缘薄膜10、第二导体薄膜11；所述的第二柔性带材集成绕组5由里到外依次排列为第三绝缘薄膜12、第三导体薄膜13；所述的第三柔性带材集成绕组6由里到外依次排列为第四绝缘薄膜14、第四导体薄膜15；所述的第四柔性带材集成绕组7由里到外依次排列为第五绝缘薄膜16、第五导体薄膜17。

所述的第一柔性带材集成绕组4的第一导体薄膜9输入端与第一二极管19的阳极28相连，其输出端与第一电容21的输出端29相连；所述第一柔性带材集成绕组4的第二导体薄膜11输入端与pv18输出端25相连，其输出端与第一开关管20的漏极26相连。所述第二柔性带材集成绕组5的第三导体薄膜13输入端与第一开关管20的漏极26相连，其输出端与第二开关管22的源极27相连。所述第三柔性带材集成绕组6的第四导体薄膜15输入端与第三开关管23的源极30相连，其输出端与第一开关管20的源极31相连。所述第四柔性带材集成绕组7的第五导体薄膜17的输入端第一开关管20的源极31相连，其输出端与第二二极管24的阳极32相连。

如图3-图4所示，所述第一柔性带材集成绕组4的第一导体薄膜9和第二导体薄膜11分别构成第一变压器33的副边和原边，所述第二柔性带材集成绕组5的第三导体薄膜13构成第一谐振电感34，所述第三柔性带材集成绕组6的第四导体薄膜15构成第二谐振电感35；所述第四柔性带材集成绕组7的第五导体薄膜17构成第一储能电感36。

所述第一柔性带材集成绕组4形成集总参数模型为第一变压器33；所述第二柔性带材集成绕组5形成集总参数模型为第一串联谐振电感34；所述第三柔性带材集成绕组6形成集总参数模型为第二谐振电感35；所述第四柔性带材集成绕组7形成集总参数模型为第一储能电感36。

技术特征：

1.一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，其特征在于：包括第一、二、三、四柔性带材集成绕组、第一、二、三e型磁芯；第一e型磁芯位于第二e型磁芯下方且与第二e型磁芯相对接触设置，且两相对的e-e型磁芯左右边柱设有气隙，第三e型磁芯位于第二e型磁芯上方且与第二e型磁芯同向接触设置，且该e型磁芯的左右边柱设有气隙；第一、二柔性带材集成绕组分别绕制在相对设置的第一、二e型磁芯的左右边柱上；第三、四柔性带材集成绕组分别绕制在第三e型磁芯的左右边柱上；所述的第一柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第一绝缘薄膜、第一导体薄膜、第二绝缘薄膜、第二导体薄膜；所述的第二柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第三绝缘薄膜、第三导体薄膜；所述的第三柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第四绝缘薄膜、第四导体薄膜；所述的第四柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第五绝缘薄膜、第五导体薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述的第一柔性带材集成绕组的第一导体薄膜输入端与第一二极管阳极相连，其输出端与第一电容的输出端相连；所述第一柔性带材集成绕组的第二导体薄膜输入端与pv输出端相连，其输出端与第一开关管的漏极相连；所述第二柔性带材集成绕组的第三导体薄膜输入端与第一开关管的漏极相连，其输出端与第二开关管的源极相连；所述第三柔性带材集成绕组的第四导体薄膜输入端与第三开关管的源极相连，其输出端与第一开关管的源极相连；所述第四柔性带材集成绕组的第五导体薄膜输入端第一开关管的源极相连，其输出端与第二二极管的阳极相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述第一柔性带材集成绕组的第一导体薄膜和第二导体薄膜分别构成第一变压器的副边和原边，所述第二柔性带材集成绕组的第三导体薄膜构成第一谐振电感，所述第三柔性带材集成绕组的第四导体薄膜构成第二谐振电感；所述第四柔性带材集成绕组的第五导体薄膜构成第一储能电感。

4.根据权利要求1所述的一种用于光伏-电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，其特征在于：所述第一柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一变压器；所述第二柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一串联谐振电感；所述第三柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第二谐振电感；所述第四柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一储能电感。

技术总结
本发明公开了一种用于光伏‑电池储能一体化软开关功率变换器的无源元件集成装置，包括四个柔性带材集成绕组、三个E型磁芯；第一、二柔性带材集成绕组分别绕制在E‑E型磁芯的左、右边柱上；第三、四柔性带材集成绕组分别绕制在E型磁芯的左、右边柱上。四个柔性带材集成绕组形成集总参数模型有两个串联谐振电感、一个储能电感、一个变压器。本发明从实际出发，发明一种采用柔性带材集成技术创制的四个集成绕组，将无源元件集成在一种E‑E‑E型磁芯结构中，有效的缩减了电磁功率元件的体积，提高电路的功率密度。

技术研发人员：邓成;谭浩
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2020.05.29
技术公布日：2020.08.18