[发明专利]一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法

说明书

本发明公开了一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法，该方法包括了多变压器励磁电感设计、多变压器电磁解耦设计、外接串联电感磁集成设计和磁通对消设计。首先考虑大气隙励磁电感设计，得到设计式。然后通过共用低磁阻磁路，且让各个变压器处于高磁阻磁路，实现各个变压器之间的电磁解耦。之后设计了一套计算变压器漏感的方法，利用变压器的漏感，将串联变压器绕组上的外接电感集成进变压器。最后利用多变压器共用低磁阻磁路的特性，合理设计磁通方向，使低磁阻回路的磁通互相抵消。本发明所提出的一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法，减少了磁性元件的使用和磁路的面积，且变压器之间实现了电磁解耦，提高了功率密度，降低了损耗。

技术领域

本发明涉及电磁元件磁集成技术领域，具体涉及一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法。

背景技术

随着便携式电子设备和高性能电力电子装置的发展和大范围使用，产品的大小，可靠性和效率成为了关注的焦点。相比于其他类型的设备，电力电子装置大量使用了变压器实现电气隔离和能量传输两块，提高变压器效率，减少变压器的体积，成为研究的重点。

传统的电力电子设备中的变压器，一般是使用多个铁氧体或其他高性能磁芯，因为其在设计原理上简单，容易制作而得到了大量应用。对于多变压器的应用场合，变压器的集成对提高电力电子装置的功率密度和运行效率具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法，把两个或多个不同的变压器集成在一个磁芯上，实现了变压器之间的电磁解耦，有效的减少了变压器的体积，减少了变压器损耗，有利于电力电子装置可靠性的提高和小型化。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法，包括多变压器励磁电感设计、多变压器电磁解耦设计、外接串联电感磁集成设计和磁通对消设计；

多变压器励磁电感设计：考虑到气隙边缘效应，在大气隙时对多变压器励磁电感影响较大，对变压器气隙进行建模，得到多变压器的励磁电感计算式；

多变压器电磁解耦设计：将各个变压器置于高磁阻回路，共用低磁阻回路进行电磁解耦，将各个变压器的电磁耦合消除，达到多个变压器电磁解耦的目的；

外接串联电感磁集成设计：对变压器的漏感进行建模，得到变压器漏感的计算式，利用变压器漏感，将串联在变压器绕组上的外接电感集成到变压器漏感中；

磁通对消设计：利用多变压器共用低磁阻磁路，将各个变压器在低磁阻的磁通分为两组，采用磁通相反的方法，将共用低磁阻的磁通相互抵消。

进一步地，所述多变压器的结构具体如下：

铁芯：该铁芯具有中柱和左右两边的第一侧柱和第二侧柱，侧柱可根据被集成变压器的个数进行调整，其中，中柱不开气隙，侧柱分别开一定的气隙；

绕组：第一个变压器的初级绕组和次级绕组绕制在第一侧柱上，第二个变压器的初级绕组和次级绕组绕制在第二侧柱上，其他的以此类推；

铁芯上的两个变压器绕组的磁感线分别通过自身的侧柱，并共用低磁阻中柱形成各自的回路；其中各个变压器的磁感线回路在中柱上的方向被控制，使中柱磁路无磁通或者少磁通。

进一步地，在多变压器励磁电感设计中，首先建立铁芯的磁路模型；根据铁芯的主要参数，获得各个磁阻的计算式，其中对于空气磁阻，由于气隙较大，必须考虑气隙形状对空气磁阻的影响：