[发明专利]多相耦合电感及单级高降压变换器

说明书

本申请涉及一种多相耦合电感及单级高降压变换器。所述多相耦合电感包括主磁通磁性部件和绕组，所述多相耦合电感中有一腔室，所述主磁通磁性部件位于所述腔室中；所述主磁通磁性部件包括第一中部磁芯和至少两个第一侧部磁芯，所述第一中部磁芯位于所述第一侧部磁芯之间，所述第一中部磁芯和所述第一侧部磁芯的两端分别与所述腔室的两侧连接；所述绕组包括至少两个第一绕组和至少两个第二绕组，所述第一绕组与第二绕组交错耦合，所述第一绕组和第二绕组分别从第一侧部磁芯的两侧进入并围绕所述第一中部磁芯进行绕制；所述第一绕组和第二绕组的绕制方向相反，可以实现在单极数据中心供电场景下的正反向的全耦合电感结构。

技术领域

本申请涉及磁元件技术领域，特别是涉及一种多相耦合电感及单级高降压变换器。

背景技术

随着互联网技术的发展，数据中心成为一种高耗能行业，其耗电量占超全社会用电量的3％。

为了减小传统多级降压供电方案中间级产生的额外损耗，目前主流采用单级高降压结构作为新数据中心的供电方案，并通过采用原边串联副边并联的系统结构，以承受原边的高电压应力与副边的大电流应力，然而这样的方案将导致副边电感绕组的激励模式受到限制，使该激励模式被限制为与原边一致，无法使用多级方案中的多相降压交错并联技术，故无法通过错相的方式减小输出电流纹波。

可见，传统技术的电感结构仍存在无法满足单级高降压比供电方案的多相降压交错并联需求的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够满足单级高降压比供电方案的多相耦合电感及单级高降压变换器。

第一个方面，本实施例提供了一种多相耦合电感，所述多相耦合电感包括主磁通磁性部件和绕组，其中：

所述多相耦合电感中有一腔室，所述主磁通磁性部件位于所述腔室中；

所述主磁通磁性部件包括第一中部磁芯和至少两个第一侧部磁芯，所述第一中部磁芯位于所述第一侧部磁芯之间，所述第一中部磁芯和所述第一侧部磁芯的两端分别与所述腔室的两侧连接；

所述绕组包括至少两个第一绕组和至少两个第二绕组，所述第一绕组与第二绕组交错耦合，所述第一绕组和第二绕组分别从第一侧部磁芯的两侧进入并围绕所述第一中部磁芯进行绕制；所述第一绕组和第二绕组的绕制方向相反。

在其中一个实施例中，所述多相耦合电感还包括副磁通磁性部件，所述副磁通磁性部件包括至少两个第二侧部磁芯，所述主磁通磁性部件包括两个端面磁板；所述第二侧部磁芯分别与所述两个端面磁板的两端连接构成所述腔室；所述第一中部磁芯以及所述第一侧部磁芯分别与所述两个端面磁板的中部连接。

在其中一个实施例中，所述第一中部磁芯之间、所述第一侧部磁芯之间、所述第二侧部磁芯之间以及所述第二侧部磁芯与所述端面磁板之间均匀分布有气隙，所述气隙与所述绕组之间的空隙相对应。

在其中一个实施例中，所述绕组包括四个第一绕组和四个第二绕组；所述主磁通磁性部件分别包括六个所述第一侧部磁芯和三个所述第一中部磁芯；所述副磁通磁性部件包括六个所述第二侧部磁芯；所述绕组之间存在四个气隙，与主磁通磁性部件的三个所述第一中部磁芯的所述气隙相对应。

在其中一个实施例中，所述气隙大小小于0.1mm。

在其中一个实施例中，所述第一中部磁芯的横截面积为两个所述第一侧部磁芯的横截面积之和。

在其中一个实施例中，所述绕组由利兹线或铜条材料制成。

在其中一个实施例中，所述第一绕组围绕所述第一中部磁芯呈顺时针绕制，所述第二绕组围绕所述第一中部磁芯呈逆时针绕制。

第二个方面，本实施例提供了一种单级高降压变换器，所述单级高降压变换器包括方波逆变器、输入串联输出并联变压器、整流输出单元、控制器和上述的多相耦合电感，其中：