[发明专利]耦合电感和功率变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其是涉及一种耦合电感和功率变换器。

背景技术

目前，多电平并联变换器得到广泛应用。通过使用交错并联技术，多电平并联变换器可以降低输出的纹波电流、提高输出的开关频率，因此可以减小输出的电感量，进而降低电感的体积和成本。

例如，以采用两相耦合电感的五电平功率变换器为例，当共模电流流过耦合电感的两个磁柱上的线圈时，由于两个磁柱上的线圈产生的磁通方向相反，因此，上下磁轭中的共模磁通为零，而两个磁柱中的磁通会产生很大的共模磁势，从而在空气中产生漏磁，即共模电流引起的漏磁不能忽略。

由于通过较大的共模电流时，耦合电感存在较大漏磁通，漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗，同时，漏磁通还会影响周围霍尔传感器、电流互感器(current transformer，CT)等磁元件的正常工作。因此，如何减少耦合电感的漏磁是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提出了一种耦合电感和功率变换器，能够减少耦合电感的漏磁。

第一方面，提出一种耦合电感，包括：至少两个输入端、一个公共的输出端、公共磁芯、至少两个第一绕组以及至少两个第二绕组，公共磁芯包括至少两个磁柱，至少两个磁柱与所述至少两个输入端的数量相对应；至少两个磁柱中的每个磁柱上并行绕制一个第一绕组和一个第二绕组，至少两个磁柱上的第一绕组和第二绕组相互连接在所述至少两个输入端与所述输出端之间形成相互耦合的电感，并使得在流入所述至少两个输入端的电流相等时，所述每个磁柱上的第一绕组和第二绕组产生相反的磁势。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式下，至少两个磁柱包括第一磁柱和第二磁柱，至少两个输入端包括第一输入端和第二输入端，第一磁柱上的第一绕组与第二磁柱上的第一绕组串联连接在第二输入端与输出端之间，第一磁柱上的第二绕组与第二磁柱上的第二绕组串联连接在第一输入端与输出端之间。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式下，第一磁柱上的第一绕组的第一端连接第二磁柱上的第一绕组的第二端，第一磁柱上的第一绕组的第二端连接至输出端，第一磁柱上的第二绕组的第一端连接至第二磁柱上的第二绕组的第二端，第一磁柱上的第二绕组的第二端连接第一输入端，第二磁柱上的第一绕组的第一端连接第二输入端，第二磁柱上的第二绕组的第一端连接至输出端，第一磁柱上的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端的同名端为第二磁柱上的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端。

结合第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式下，第一磁柱上的第一绕组的第一端连接至输出端，第一磁柱上的第一绕组的第二端连接第二磁柱上的第一绕组的第二端，第一磁柱上的第二绕组的第一端连接至第一输入端，第一磁柱上的第二绕组的第二端连接第二磁柱上第二绕组的第二端，第二磁柱上的第一绕组的第一端连接第二输入端，第二磁柱上的第二绕组的第一端连接至输出端，第一磁柱上的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端的同名端为第二磁柱上的第一绕组的第二端和第二绕组的第二端。

结合第一方面，在第四种可能的实现方式下，至少两个磁柱包括第一磁柱和第二磁柱，至少两个输入端包括第一输入端和第二输入端，第一磁柱上的第一绕组与第二磁柱上的第一绕组并联连接在第一输入端与输出端之间，第一磁柱上的第二绕组与第二磁柱上的第二绕组并联连接在第二输入端与输出端之间。

结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式下，第一磁柱上的第一绕组的第一端和第二磁柱上的第一绕组的第一端连接至第一输入端，第一磁柱上的第二绕组的第二端和第二磁柱上的第二绕组的第二端连接至第二输入端，第一磁柱上的第二绕组的第一端、第二磁柱上的第二绕组的第一端、第一磁柱上第一绕组的第二端和第二磁柱上的第一绕组的第二端连接至输出端，第一磁柱上的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端的同名端为第二磁柱上的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端。