阵列式平面集成磁件的研究

本文从磁路和电路的结合出发，提出了在矩阵变压器上集成电感，通过电路的有效组合实现了解耦集成，形成了阵列式解耦集成磁件，然后，将其平面化，从而形成了阵列式平面集成磁件。阵列式平面集成磁件的平面化和阵列式结构使其达到了轻、小、薄的目的，并降低了损耗。仿真和实验表明本文提出的阵列式平面集成磁件具有良好的性能。     

CLTLC多谐振变换器的磁集成方法

基于印制电路板(PCB)绕组及平面变压器技术,提出一种仅包含单一磁件的磁集成设计方案,可有效解决多谐振变换器中磁性元件数量过多的问题,并将其成功应用到CLTLC多谐振变换器中.该变换器的所有磁性元件,包括两个谐振电感和两个高频变压器,都可集成到EIE型磁心结构中.为实现变压器励磁电感和漏感的解耦控制,利用矩阵变压器思想...     

磁集成结构变压器式可控电抗器的对比分析及设计

通过对比分析现有阵列式结构、多导磁材料结构、分裂式结构和多基本独立单元结构的磁集成变压器式可控电抗器(CRT)的结构特点,提出了多控制绕组基本单元磁集成CRT的结构设计原则。根据该设计原则,提出了一种新型磁集成CRT,即双控制绕组基本单元磁集成CRT。同时,为了说明这种新型磁集成CRT的优越性,将其与现有磁集成CRT在体积、重量、结构复杂度等方面进行对比分析。结果表明,双控制绕组基本单元磁集成CRT不仅能够满足CRT"高阻抗"与"弱耦合"的设计要求,而且具有体积小、重量轻和结构简单等明显优势。     

砗列式集成电感的研究与应户

从磁路出发,将传统的一幅磁芯进行分割,变成阵列式结构,提出了阵列式解耦集成电感。分析了解耦集成原理,推导了等效电路,进行了仿真验证。并把阵列式集成电感应用于Cuk变换器,实验表明阵列式集成电感和多个分立电感一样具有相同的性能。最后给出了阵列式集成电感平面化方案,使阵列式集成电感达到了轻、小、薄的目的,同时阵列式及平面化结构有利于集成电感的散热,降低了阵列式集成电感的损耗。     

磁集成结构变压器式可控电抗器绕组电流仿真

为了克服多绕组的耦合效应,使变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)安全、可靠、高效地工作,就必须得对CRT的结构进行优化设计。基于解耦磁集成技术,提出了一种适用于CRT解耦集成的磁芯结构,通过提供低磁阻磁路实现了各控制绕组的解耦。在CRT各绕组漏抗解析计算的基础上,建立了电容–回转器等效电路,并以此等效电路为基础对气隙大小的合理化选择进行了分析。通过在MATLAB平台下搭建的电路模型,完成了各绕组电流分布的仿真分析,验证了所提结构在一定程度上能够很好地消除控制绕组间的磁耦合并提高绕组容量利用率。     

平面集成磁件在电源中的应用

在有源钳位正激变换器工作原理基础上,利用磁集成技术,将变压器与滤波电感集成在一个磁芯上,对该集成磁件进行了分析研究。通过电路和磁路推导,提出了该集成磁件的等效模型和设计依据。设计了特殊的磁芯和绕组结构,采用特殊磁性材料制作薄膜磁芯,实现集成磁件的平面化。采用有限元分析工具,对集成磁件进行仿真,得出了磁通密度的分布情况。在集成磁件模型基础上,对变换器进行仿真,得出了变换器的输出结果,实现了变换器的零纹波,验证了设计的正确性。     

应用于四相电压调整模块的阵列式集成磁件

为了提高电压调整模块(VRM)的输出动态响应速度并降低其稳态电流纹波,利用多副磁心组合的方法,提出了一种应用于四相VRM的阵列式集成磁件。在不考虑漏磁通影响的情况下,分析了阵列式集成磁件参数对VRM性能的影响,建立了阵列式集成磁件的等效电路模型,并对磁件的平面化结构进行了电磁场有限元分析;在考虑漏磁通影响的情况下,对等效电路进行了修正;在稳态等效电感和动态等效电感相同的条件下,对阵列式集成磁件和分立磁件的等效电路进行了比较,并进行了电路仿真、实验。仿真结果验证了理论分析的正确性,实验结果表明使用阵列式集成磁件的四相VRM动态效果较好。     

磁集成技术在变压器式可控电抗器中的应用

由于变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)控制绕组间存在磁耦合,笔者将解耦磁集成技术应用于CRT的结构设计中,通过向各控制绕组的磁通提供低磁阻磁路来实现控制绕组间的解耦,从而提出了一种磁集成CRT铁心结构,进一步计算了各绕组的漏感,建立了其电感—变压器等效电路,推导了各控制绕组间的耦合度以及空载电流与侧柱气隙大小之间的关系式,并在MATLAB平台下对其进行了仿真分析。仿真结果表明增大气隙,可以减小控制绕组间的磁耦合,提高绕组容量利用率;验证了此结构通过控制侧柱气隙的大小达到解耦的方法是有效的。     

变压器式可控电抗器磁集成结构设计与仿真分析

为实现变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)"高阻抗、弱耦合"的设计原则,结合磁集成技术提出了一种变压器式可控电抗器磁集成结构,其工作绕组根据功率级数由多段绕组并联组成,所有绕组均采用饼式结构。每段工作绕组与一个控制绕组组成结构基本单元,工作绕组与控制绕组间设置有铁饼以实现"高阻抗",各基本单元间设置分割铁心以实现"弱耦合"。基于ANSYS软件,采用"磁场-电路"耦合法对磁集成结构的磁场和电流进行有限元算例求解,其结果说明此结构能够满足CRT"高阻抗、弱耦合"的设计要求,验证了此结构的正确性。这种磁集成方法为磁集成技术在电力设备中的进一步应用提供了参考。     

一种新型单元耦合阵列化可变耦合度集成磁件的研究及应用

集成电感的研究对开关变换器实现小型化、轻量化具有重要意义,而且对变换器稳态和动态特性有显著改善,传统整体磁芯集成磁件存在设计复杂、成本较高、局部温升较高导致变换器损耗增加和效率降低等不足,该文通过对传统整体磁件进行等体分割,分析其磁路等效原理,提出一种单元耦合结构阵列式。分析了电感集成原理,给出了阵列式集成电感的单元位置拓扑和单元组合结构拓扑,并分析给出了自感互感单元匝比和磁阻比与电感耦合度的关系。通过耦合度范围对比,所提出的阵列式集成电感的集成耦合度与设计准则完全一致。建立了集成磁件仿真模型,仿真结果表明采用阵列式磁芯结构的集成耦合电感的两相电压调理模块(voltage regulating module,VRM)相比传统集成耦合电感具有更好的稳态特性和动态特性。设计耦合电感实验样机分别应用于两相交错并联双向DC-DC变换器和四相VRM,实验结果和仿真一致,证明了所提出的阵列式集成电感不仅具有实用性,而且比传统整体磁芯结构耦合电感具有更好的特性。     

采用磁集成技术的大电流输出地铁牵引变压器

采用磁集成技术将变压器与电抗器集成,能够进一步提高大电流输出地铁牵引变压器的功率密度和工作效率,改善输出波纹;有效减少一次侧逆变管损耗,磁件的体积和损耗。综述了磁集成的概念,针对深圳地铁3号线的应用实例,分析集成磁件的等效电路和工作原理,着重讨论其漏抗设计并采用三维有限元稳态非线性法对该地铁变压器进行建模,仿真计算得出的变压器漏抗值与现场试验数据非常接近,验证了该集成磁件能够完全取代多重逆变系统中的平衡电抗器。     

采用磁集成技术的不对称半桥倍流整流变换器

磁集成技术可减小磁件体积,提高功率密度,减小电流纹波,已经成为电力电子技术发展的一个重要方向.以不对称半桥倍流整流电路为例,介绍了磁集成电路的分析方法、工作原理,并给出了设计集成磁件的一般步骤.通过设计一个不对称半桥磁集成电路验证了磁集成技术的优点.     

DC/DC模块电源穿孔平板磁器件的设计与应用

当前开关电源不断向"小、轻、薄"方向发展,减小储能元件厚度成为提高开关电源功率密度的一个有效方法。此处以小功率有源箝位DC/DC模块电源应用为例,分析和研究了穿孔平板磁技术,设计了一种新结构磁器件以提高模块电源的功率密度,并针对有源箝位模块电源进行了穿孔平板磁器件的设计与应用。首先介绍了穿孔平板变压器、穿孔平板电感的基本结构,基于磁路理论分析了磁芯单元磁通分布、磁感应强度等性能,进而针对模块设计了磁器件的具体参数,并用有限元软件进行仿真验证,实际运行也证实了设计的有效性。     

小功率电源和充电器的集成磁路分析和设计

为了提高小功率电源,特别是5W以下电源的功率密度和效率,提出采用新型EI方式的集成磁路CUK电路。不同于常规的电路分析方法,本文通过建立磁路等效计算的模型,求出其输入输出零纹波的判定条件,所得的零纹波条件与电路分析方法吻合。并对该CUK型电路的EI型集成磁路进行设计和开关器件及电容的选择,得到整个充电器的功率密度和效率,最后利用Matlab电路进行仿真得到输出波形。本文的设计针对输出功率为1W、输出电压为5V、开关频率为240kHz的小功率充电器,设计结果表明了EI集成磁路变压器是目前提高小功率充电器效率和功率密度的新型拓扑结构。     

一种适用于两级DC/DC变换器的磁集成结构

针对48 V输入低压大电流输出的两级DC/DC变换器,提出了一种包含两个电感和一个变压器的磁集成结构。该结构的主要特点是实现了磁芯窗口面积利用率的最大化,可降低集成磁元件的铜损和改善其散热条件。以Buck级联半桥两级DC/DC变换器为应用实例,集成了磁元件并制成90 W的样机。实验结果表明,按提出的结构对磁元件进行集成,原有变换器电路的工作特性可得到保持。依据实验结果,对其中的集成磁元件进行损耗分析,并进一步提出了若干集成磁元件的优化措施。     

基于Maxwell的半桥LLC谐振变换器平面磁元件优化设计

LLC谐振变换器广泛应用于分布式电源系统DC/DC变换器的前端和可再生能源发电系统,而LLC谐振变换器的磁元件的集成平面化使其具有高性能、高效率和低成本的优点.介绍一种基于损耗的改进的变换器设计方案,从损耗、增益、空载特性等多角度分析谐振电感、变压器激磁电感、谐振电容的影响,从而确定性能最优的系统参数.由于平面磁元件在DC/DC变换器中起着十分重要的作用,通过有限元分析软件Maxwell对多种结构形式的平面变压器进行数值仿真,确定变压器设计的最优结构,实现对LLC谐振网络的精确控制.     

基于霍尔传感器阵列的电流测量系统

集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象。一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象。首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析霍尔元件数量、载流体偏心引入的误差变化,然后设计加权增益调整电路、移相电路和基于电压反馈的功率放大电路,用于实现大功率信号输出,最后根据试验结果证明,所设计的电流测量系统整体准确度达到0.2级水平。该电流测量系统包含16个霍尔元件,检测电流变比为600 A/5 A,系统功耗仅0.4 W。     

开关电源集成磁元件线圈交流损耗机理及双电阻模型

本文根据开关电源集成磁元件的电路工作特征,将其线圈电流分解为变压器分量电流和电感器分量电流,从理论上论证了两分量在频域上的正交性,指出了集成磁元件的线圈交流损耗为变压器分量损耗和电感器分量损耗之和,建立了表征线圈交流损耗的双电阻新模型,应用于集成电感功能的变压器和集成变压器功能的电感,并采用有限元仿真软件分析了集成磁元件线圈损耗的特点