本发明公开了一种用于单相三电平交直流谐振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、两个串联谐振电容、两个并联谐振电感、两个Boost电感、两个滤波电容、两个变压器。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。
1.一种用于单相三电平交直流谐振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型磁芯的左右边柱与两相对设置的E-E型磁芯设有气隙；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、第一漏感薄膜、第二绝缘薄膜、第二导体薄膜、第一电介质薄膜、第三导体薄膜；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、第四导体薄膜、第二漏感薄膜、第四绝缘薄膜、第五导体薄膜、第二电介质薄膜、第六导体薄膜；所述的第三柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第五绝缘薄膜、第七导体薄膜、第三电介质薄膜、第八导体薄膜；所述的第四柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第六绝缘薄膜、第九导体薄膜、第四电介质薄膜、第十导体薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于单相三电平交直流谐振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输入端与第五二极管和第六二极管的中点相连，其输出端与第五电容和第六电容的中点相连；所述的第一柔性带材集成绕组的第二导体薄膜输入端与第一开关管和第二开关管的中点相连，其输出端悬空不接入电路；所述第一柔性带材集成绕组的第三导体薄膜输入端悬空不接电路，其输出端与第一电容和第二电容的中点相连；所述第二柔性带材集成绕组的第四导体薄膜输入端与第七二极管和第八二极管的中点相连，其输出端与第五电容和第六电容的中点相连；所述第二柔性带材集成绕组的第五导体薄膜输入端与第一电容和第二电容的中点相连,其输出端悬空不接入电路；所述第二柔性带材集成绕组的第六导体薄膜输入端悬空不接电路，其输出端与第三电容和第四电容的中点相连；所述第三柔性带材集成绕组的第七导体薄膜输入端与第一滤波电感的输出端相连，其输出端与第一二极管和第三二极管的中点相连；所述第三柔性带材集成绕组的第八导体薄膜输入端与第一开关管和第二开关管的中点相连，其输出端悬空不接入电路；所述第四柔性带材集成绕组的第九导体薄膜输入端与第二滤波电感的输出端相连，其输出端与第二二极管和第四二极管的中点相连；所述第四柔性带材集成绕组的第十导体薄膜输入端与第一开关管和第二开关管的中点相连，其输出端悬空不接入电路。
3.根据权利要求1所述的一种用于单相三电平交直流谐振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，位于第一变压器原边与第一变压器副边之间的第一漏感薄膜用于调节漏感大小，第一变压器的漏感构成第一串联谐振电感，所述第一E型磁芯和第二E型磁芯构成的E-E型磁芯左柱中开气隙形成的变压器激磁电感同时充当第一并联谐振电感，所述第一柔性带材集成绕组的第二导体薄膜、第一电介质薄膜和第三导体薄膜共同构成第一串联谐振电容；所述第二柔性带材集成绕组的第四导体薄膜和第五导体薄膜分别构成第二变压器的副边和原边，位于第二变压器原边与第二变压器副边之间的第二漏感薄膜用于调节漏感大小，第二变压器的漏感构成第二串联谐振电感，所述第一E型磁芯和第二E型磁芯构成的E-E型磁芯右柱开气隙形成的变压器激磁电感充当第二并联谐振电感，所述第二柔性带材集成绕组的第五导体薄膜、第二电介质薄膜和第六导体薄膜共同构成第二串联谐振电容；所述第三柔性带材集成绕组的第七导体薄膜、第三电介质薄膜、第八导体薄膜共同构成第一滤波电容，第三柔性带材集成绕组的第七导体薄膜构成第一Boost电感；所述第四柔性带材集成绕组的第九导体薄膜、第四电介质薄膜、第十导体薄膜共同构成第二滤波电容，第四柔性带材集成绕组的第九导体薄膜构成第二Boost电感。
4.根据权利要求1所述的一种用于单相三电平交直流谐振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串联谐振电感、第一串联谐振电容、第一并联谐振电感和第一变压器；所述第二柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第二串联谐振电感、第二串联谐振电容、第二并联谐振电感第二变压器；所述第三柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一Boost电感、第一滤波电容；所述第四柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第二Boost电感、第二滤波电容。
一种用于单相三电平交直流谐振变换器的无源元件集成装置
技术领域
[0001] 本发明公开一种用于单相三电平交直流谐振变换器的无源元件集成装置。
背景技术
[0002] 单相三电平交直流谐振变换器是将直流负载连接到交流电网的重要模块，不仅有功率因数校正的作用而且能进一步使得频率提高，提高设备功率密度，所以其在一些大功率和高压直流应用领域得到了广泛的重视和研究。
[0003] 该面向单相三电平交直流谐振变换器的无源元件集成装置有以下优点：l 高转化效率，提高变换器器的功率因数；
l 高功率密度、软开关和同步整流技术可大幅提高工作频率从而显著减小无源元件体积。
发明内容
[0004] 本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于单相三电平交直流谐振变换器的无源元件集成装置，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型磁芯的左右边柱与两相对设置的E-E型磁芯设有气隙。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、第一漏感薄膜、第二绝缘薄膜、第二导体薄膜、第一电介质薄膜、第三导体薄膜；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、第四导体薄膜、第二漏感薄膜、第四绝缘薄膜、第五导体薄膜、第二电介质薄膜、第六导体薄膜；所述的第三柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第五绝缘薄膜、第七导体薄膜、第三电介质薄膜、第八导体薄膜；所述的第四柔性带材集成绕组由里到外依次排列为第六绝缘薄膜、第九导体薄膜、第四电介质薄膜、第十导体薄膜。
[0005] 所述第一柔性带材集成绕组的第一导体薄膜输入端与第五二极管和第六二极管的中点相连，其输出端与第五电容和第六电容的中点相连；所述的第一柔性带材集成绕组的第二导体薄膜输入端与第一开关管和第二开关管的中点相连，其输出端悬空不接入电路；所述第一柔性带材集成绕组的第三导体薄膜输入端悬空不接电路，其输出端与第一电容和第二电容的中点相连。所述第二柔性带材集成绕组的第四导体薄膜输入端与第七二极管和第八二极管的中点相连，其输出端与第五电容和第六电容的中点相连；所述第二柔性带材集成绕组的第五导体薄膜输入端与第一电容和第二电容的中点相连,其输出端悬空不接入电路；所述第二柔性带材集成绕组的第六导体薄膜输入端悬空不接电路，其输出端与第三电容和第四电容的中点相连。所述第三柔性带材集成绕组的第七导体薄膜输入端与第一滤波电感的输出端相连，其输出端与第一二极管和第三二极管的中点相连；所述第三柔性带材集成绕组的第八导体薄膜输入端与第一开关管和第二开关管的中点相连，其输出端悬空不接入电路。所述第四柔性带材集成绕组的第九导体薄膜输入端与第二滤波电感的输出端相连，其输出端与第二二极管和第四二极管的中点相连；所述第四柔性带材集成绕组的第十导体薄膜输入端与第一开关管和第二开关管的中点相连，其输出端悬空不接入电路。
[0006] 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，位于第一变压器原边与第一变压器副边之间的第一漏感薄膜用于调节漏感大小，第一变压器的漏感构成第一串联谐振电感，所述第一E型磁芯和第二E型磁芯构成的E-E型磁芯左柱中开气隙形成的变压器激磁电感同时充当第一并联谐振电感，所述第一柔性带材集成绕组的第二导体薄膜、第一电介质薄膜和第三导体薄膜共同构成第一串联谐振电容；所述第二柔性带材集成绕组的第四导体薄膜和第五导体薄膜分别构成第二变压器的副边和原边，位于第二变压器原边与第二变压器副边之间的第二漏感薄膜用于调节漏感大小，第二变压器的漏感构成第二串联谐振电感，所述第一E型磁芯和第二E型磁芯构成的E-E型磁芯右柱开气隙形成的变压器激磁电感充当第二并联谐振电感，所述第二柔性带材集成绕组的第五导体薄膜、第二电介质薄膜和第六导体薄膜共同构成第二串联谐振电容；所述第三柔性带材集成绕组的第七导体薄膜、第三电介质薄膜、第八导体薄膜共同构成第一滤波电容，第三柔性带材集成绕组的第七导体薄膜构成第一Boost电感；所述第四柔性带材集成绕组的第九导体薄膜、第四电介质薄膜、第十导体薄膜共同构成第二滤波电容，第四柔性带材集成绕组的第九导体薄膜构成第二Boost电感。
[0007] 所述第一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、第一串联谐振电容、第一并联谐振电感和第一变压器；所述第二柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第二串联谐振电感、第二串联谐振电容、第二并联谐振电感第二变压器；所述第三柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第一Boost电感、第一滤波电容；所述第四柔性带材集成绕组形成集总参数模型为第二Boost电感、第二滤波电容。
[0008] 本发明的有益效果在于：从实际需求出发，提出一种用于单相三电平交直流谐振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，提高了电感电容元件的空间利用率，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
[0009] 图１为本发明的整体结构示意图。
[0010] 图２为本发明的爆炸结构示意图。
[0011] 图３为本发明的工作结构示意图。
[0012] 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
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0014] 如图1-图3所示，一种用于单相三电平交直流谐振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、第一漏感薄膜10、第二绝缘薄膜11、第二导体薄膜12、第一电介质薄膜13、第三导体薄膜14；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15、第四导体薄膜16、第二漏感薄膜17、第四绝缘薄膜18、第五导体薄膜19、第二电介质薄膜20、第六导体薄膜21；所述的第三柔性带材集成绕组6由里到外依次排列为第五绝缘薄膜22、第七导体薄膜23、第三电介质薄膜24、第八导体薄膜25；所述的第四柔性带材集成绕组7由里到外依次排列为第六绝缘薄膜26、第九导体薄膜27、第四电介质薄膜28、第十导体薄膜29。
[0015] 所述第一柔性带材集成绕组4的第一导体薄膜8输入端与第五二极管56和第六二极管57的中点70相连，其输出端与第五电容58和第六电容59的中点69相连；所述的第一柔性带材集成绕组4的第二导体薄膜12输入端与第一开关管40和第二开关管41的中点64相连,其输出端悬空不接入电路；所述第一柔性带材集成绕组4的第三导体薄膜24输入端悬空不接电路，其输出端与第一电容44和第二电容45的中点67相连。所述第二柔性带材集成绕组5的第四导体薄膜16输入端与第七二极管60和第八二极管61的中点71相连，其输出端与第五电容58和第六电容59的中点69相连；所述第二柔性带材集成绕组5的第五导体薄膜19输入端与第一电容44和第二电容45的中点67相连，其输出端悬空不接入电路；所述第二柔性带材集成绕组5的第六导体薄膜21输入端悬空不接电路，其输出端与第三电容42和第四电容43的中点68相连。所述第三柔性带材集成绕组6的第七导体薄膜23输入端与第一滤波电感30的输出端62相连，其输出端与第一二极管36和第二二极管38的中点65相连；所述第三柔性带材集成绕组6的第八导体薄膜25输入端与第一开关管40和第二开关管41的中点64相连，其输出端悬空不接入电路。所述第四柔性带材集成绕组7的第九导体薄膜27输入端与第二滤波电感31的输出端63相连，其输出端与第三二极管37和第四二极管39的中点66相连；所述第四柔性带材集成绕组7的第十导体薄膜29输入端与第一开关管40和第二开关管41的中点64相连，其输出端悬空不接入电路。
[0016] 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12分别构成第一变压器的副边53和原边52，位于第一变压器原边52与第一变压器副边53之间的第一漏感薄膜10用于调节漏感大小，第一变压器的漏感构成第一串联谐振电感47；所述第一柔性带材集成绕组4的第二导体薄膜12、第一电介质薄膜13和第三导体薄膜14共同构成第一串联谐振电容46；所述第一E型磁芯1和第二E型磁芯2构成的E-E型磁芯左柱中开气隙形成的变压器激磁电感同时充当第一并联谐振电感48。所述第二柔性带材集成绕组5的第四导体薄膜16和第五导体薄膜19分别构成第二变压器的副边55和原边54，位于第二变压器原边54与第二变压器副边55之间的第二漏感薄膜17用于调节漏感大小，第二变压器的漏感构成第二串联谐振电感51，所述第二柔性带材集成绕组5的第五导体薄膜19、第二电介质薄膜20和第六导体薄膜共同21构成第二串联谐振电容50；所述第一E型磁芯1和第二E型磁芯2构成的E-E型磁芯右柱开气隙形成的变压器激磁电感充当第二并联谐振电感49。所述第三柔性带材集成绕组5的第七导体薄膜23、第三电介质薄膜24、第八导体薄膜25共同构成第一滤波电容34；第三柔性带材集成绕组5的第七导体薄膜23构成第一Boost电感32。所述第四柔性带材集成绕组7的第九导体薄膜27、第四电介质薄膜28、第十导体薄膜29共同构成第二滤波电容35；第四柔性带材集成绕组7的第九导体薄膜27构成第二Boost电感33；
所述的第一柔性带材集成绕组4形成集总参数模型为第一串联谐振电感47、第一串联谐振电容46、第一并联谐振电感48；所述的第二柔性带材集成绕组6形成集总参数模型为第二串联谐振电感51、第二串联谐振电容50、第二并联谐振电感49；所述的第三柔性带材集成绕组5形成集总参数模型为第一Boost电感32、第一滤波电容34；所述的第四柔性带材集成绕组7形成集总参数模型为第二Boost电感33、第二滤波电容35。
