一种应用于双向DC/DC变换器的新型耦合电感的设计

本文提出的"I王I"形耦合电感器通过增加磁路气隙的数量,使磁路的磁压分布更加均匀,与传统铁心电感器相比显著减小了磁路的电磁损耗、电磁干扰和线圈的涡流损耗,且增大了窗口面积。通过分析耦合电感器的磁通分布,建立磁路模型,给出了耦合电感器的设计方法,并对所提出的耦合电感器进行仿真,结合双向DC/DC变换器的实验验证了"I王I"形耦合电感器结构的可行性。     

一种新型高频功率电感器分布磁压结构

在分析高频电感器线圈涡流损耗构成及起因的基础上，提出通过设计电感器磁压以减小其线圈涡流损耗的研究思路，并据此研究思路，提出一种具有分布磁压的新型高频电感器磁芯结构。新结构通过在开集中气隙的高磁导率磁芯柱与线圈间加入低磁导率磁材料，为电感器的磁压分布构造一辅助磁路，进而使电感器线圈窗口内的磁场分布均匀化，大大减小了线圈涡流损耗。与已有的高频电感器磁芯比较，新结构工艺简单且不增加磁芯损耗。应用电磁场有限元仿真软件对新型分布磁压结构进行了分析与设计，给出了设计指导，并进行了实验验证。     

高频电感气隙布置与绕组损耗的分析

针对高频电感的绕组损耗问题,利用有限元数值分析,研究了气隙位置的变化对电感器绕组损耗的影响,比较了不均匀分布气隙与均匀分布气隙对绕组损耗的影响,并对分布气隙参数提出了合理的设计原则.结果表明：气隙位置开在拐角处会增加绕组损耗.相对于不均匀分布气隙,均匀分布气隙有利于减小绕组损耗,且可以将分布气隙个数增加到使绕组距气隙的避让距离控制在3～5个气隙距之间,同时分布气隙间磁柱的长度大于6个气隙距,以得到较小的绕组损耗.     

高频电感器线圈损耗分析与交错气隙布置

通过对高频电感器线圈损耗的详细分析 ,发现电感器的旁路磁通会在线圈上引起额外损耗。在此基础上 ,提出一种新型气隙设计方案与铁心结构。在该结构下 ,铁心的气隙沿铁心柱交错布置 ,减少了穿越线圈窗口的旁路磁通。与通常的EE、EI型铁心电感器相比 ,它有效降低了线圈损耗。采用有限元分析软件对这种新型气隙设计方案进行了分析与验证     

开关功率变换器中高频电感器的分析与设计

对高频率和大电流的开关功率变换器,电感器损耗对温升及变换器效率指标具有重要影响.通过高频电感器线圈损耗机制的深入分析,对铜箔线圈以及里兹线线圈进行了比较,提出了线圈避开气隙扩散磁通的设计思想和原则.研究了基于功率铁氧体材料性能因素(PF)指标的铁芯材料选用依据.改进、设计了一种高频串联谐振型逆变器的谐振电感器,在1 kVA容量时,使逆变器整机效率提高了4%.     

“E王E”形耦合电感器的设计及其在交错并联磁集成双向DC-DC变换器中的应用

为了克服传统EE形耦合电感器的气隙过于集中、磁压和磁通分布不均匀、气隙离绕组过近等缺点,提出一种"E王E"形耦合电感器结构,建立了磁路模型,给出了设计方法。通过仿真和实验证明,该结构增加了一条并联气隙磁路从而使磁路的磁压和磁通分布比较均匀,磁路的磁阻减小,电感因数和耦合强度增大;气隙远离绕组从而减小气隙扩散磁通和旁路磁通及绕组涡流损耗;绕组绕在长宽比较小的铁心中柱上从而减小绕组长度;所给出的改进磁路模型和设计方法可以用于这种耦合电感器的设计;将这种耦合电感器用于交错并联磁集成双向DC-DC变换器,具有输出电压纹波小、电感电流波形平滑、毛刺少、开关管开通和关断时的电流尖峰小等优点,并且可以有效地提高电路的轻载效率。     

交流电感器的一种可视化设计方法

针对交流电感器设计难以优化的问题,通过对交流电感器各约束条件如电感量、损耗、体积、温升等与电感器结构参数之间的关系进行分析,提出了一种基于四维可视化技术的交流电感器优化设计方法。通过分别优化电感器设计要求的各约束条件,取得最优区域的电感器结构参数求解域,然后在电磁场有限元分析软件中建立该结构参数的仿真模型,对电感量、最大磁通密度和温升等进行了评估;最后根据优化参数绕制了一个交流电感器进行实验。仿真与实验结论表明通过该优化算法,只需通过1次循环计算即可得到满足各约束条件的电感器,可避免磁芯电感器设计的盲目性。     

应用于双向功率变流器的新型平面化集成磁件

这里提出一种新型EIE结构耦合电感器应用于两两对称耦合的四相磁集成双向DC/DC变换器(BDC)。根据电感集成原理和磁路等效原则,分析其磁通及气隙分布,建立起考虑边缘磁阻和气隙磁阻的磁路模型,推演出耦合磁件自感、互感及耦合系数,给出可实现磁通对称化和解耦集成的设计原则和方法。该结构耦合电感器可实现耦合系数高自由度调节,并解决了传统E型铁心构造的耦合电感器中边缘气隙磁通损耗较高的问题。通过有限元仿真和实验证明了磁路理论和设计方法的正确性及在稳态损耗、暂态响应和效率等方面的优越性。     

基于Ansys Maxwell的气隙边缘效应对电感参数的影响

鉴于气隙对高频磁性元器件的电气参数影响较大,本文建立应用于Boost电路的电感器模型,采用Ansys Maxwell有限元分析,研究了气隙电感气隙长度与布置对电感量与磁场强度分布的影响。结果表明：磁芯中添加合适的气隙,可以降低磁芯的磁密,增强其抗饱和能力,电感量有所下降。通过对比不同开气隙结构的磁芯模型,可以选用中、边柱底部开气隙的磁芯结构进行Boost电感设计,但需结合实际测试进行评估确定。     

尖脉冲干扰滤波器设计的关键问题

提出了用磁芯电感器与穿心电容器相结合的尖脉冲干扰滤波器设计方案.论述了磁芯电感器滤波原理,给出并分析了该滤波器设计中的关键问题:采用LC滤波器,其中L为分布电容可以忽略的高磁导率磁芯电感器,C为寄生电感很小的穿心电容器;尖脉冲干扰滤波器放在低压电源滤波电解电容器之后;选择无气隙环形高磁导率铁氧体材料的磁芯;按所提出的计算方法确定线圈匝数和磁芯截面积.该方案能保证所设计的滤波器是经济、实用的.