一个常用错的电感计算公式

作为电磁能量转换用的电感元件,在电路中经常使用,特别是在不同频率的电子电路中更是常见。为了缩小电感元件的体积,增加电感量,还在电感元件中装入磁芯一具有高导磁率的磁性材料。由于磁性材料导磁率的非线性,给具有磁芯的螺线管电感计算带来困难,至今尚无一个比较稳妥、准确通用的计算公式。不少科技书籍或高校教材中,把空心螺线管的电感计算公式引伸到具有磁芯的螺线管的电感计算,例如《实用电子计算公式》、《自动检测技术》、《电子电路实验》等科技书或高校教材中,都给出了下面螺线管的电感计算公式:     

螺线管空心线圈电流传感器的研究

提出了一种用于测量小电流、带补偿线圈的新型螺线管空心线圈电流传感器,阐述了螺线管空心线圈的基本结构,分析了其结构参数对电磁参数的影响,给出了相关参数的计算公式.螺线管空心线圈输出电压较小且与被测电流相位相差90°,需增加积分电路,以放大输出电压信号并保证相位的一致.利用Matlab对线圈动态特性随参数的变化情况进行了仿真,给出了相应的幅频、相频特性.制作了实验模型,并进行了相关的实验,给出了实验数据,验证了理论分析和实验结果的一致性.实验数据表明该新型带补偿线圈的螺线管空心线圈精度高,线性度较好,抗电磁干扰能力强.     

部分磁芯的带绕式脉冲变压器的研制

针对空芯变压器传输效率低的缺点,采取了在带绕式空芯变压器中加入部分磁芯以提高其性能的改进措施。通过比较选择,最终确定用铁基非晶带材料作为磁芯材料,用计算机软件仿真确定只加内磁芯的圆环式结构并根据分析结果制作了初级电感3.1μH、次级电感298.7μH、耦合系数0.87的高功率带绕式脉冲变压器。理论计算和模拟试验得到变压器的变比相一致,部分磁芯变压器是空芯变压器变比的1.2倍,部分磁芯带绕式脉冲变压器的输出电压>635 kV,满足设计和实验要求。     

基于全能量法Z nO压敏电阻能量配合的分析

分析了雷电波在传输线中传输及ZnO压敏电阻级间串联电感的理论。通过改变试验中级间连接导线的长度,改变相应的分布电感,退耦元件采用与分布电感等值的空心电感和磁芯电感,进行了ZnO压敏电阻能量配合试验。研究为ZnO压敏电阻的能量配合提供了参考依据,在实际应用中具有一定的参考价值。     

二次横磁场热处理对Fe75.5Si12.9B7Cu1Nb1.8V1.4Co0.4纳米晶磁芯恒电感的影响

采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)非晶合金薄带,分析了二次横磁场热处理对铁基纳米晶磁芯电感的电感值的影响。结果表明,二次横磁场热处理工艺可以显著改善纳米晶磁芯的恒导磁特性,经过热处理后,纳米晶磁芯电感的电感值在较宽频率范围内保持稳定;在380～510℃对磁芯进行二次横磁场退火,磁芯电感的电感值随着退火温度的升高呈现先增大后减小的趋势;在20～100 A的外加直流电流下,磁芯电感的电感值稳定性随着电流的增大呈现先增大后减小的趋势。控制变量法试验分析得出影响磁芯恒导磁特性的主要因素是二次退火温度和外加的磁场强度,最佳热处理工艺为:二次退火温度410℃,保温时间120 min,外加直流电流60 A。     

高导铁氧体宽频高阻抗共模电感设计

通过对共模电感工作原理及特点的分析,提出了两种优化高导铁氧体共模电感阻抗-频率特性的设计方法:其中环形高导铁氧体单层绕线设计极大地降低了绕组寄生电容,提高了谐振频率,从而改善了阻抗—频率特性;使用FT型高导铁氧体磁芯与扁铜线单层立绕设计还可以降低磁芯与绕组之间的寄生电容,提高了谐振频率,从而改善阻抗—频率特性。     

大功率工业磁芯电感测量方法探讨

大功率工业磁芯电感电感量的测量,不能简单地认为使用电感表测量一下就行了,因为实际情况往往是大功率工业用磁芯电感在实际工作条件下的电感量和在电感测量仪表测量条件下所测的电感量相差很大。详细分析了造成这种误差的原因,并提出了测量方法。     

大电流电感直流工作特性的改进

低压、大电流输出的电子设备要求直流滤波电感具有良好的直流工作特性.增大磁芯气隙可以明显地改善磁芯材料的磁化特性,扩大其恒导范围.本文通过分析气隙电感所存在的问题,在不改变滤波电感已有任何参数的情况下,采用在磁芯气隙中加入永磁体来产生反向预磁化,改变电感起始工作点,扩大磁芯的恒导工作范围,提高了电感的直流工作特性.测量结果表明这种方法具有较好的效果.     

速饱和电感磁芯损耗测量与模型研究

高压直流输电换流阀用饱和电感(电力上习惯称为饱和电抗器)是一种速饱和电感,且磁芯处于饱和与不饱和间频繁切换的工作状态。为了研究这类特殊工况下电感的磁芯损耗,模拟其实际工况,设计了磁芯损耗测量电路,并提取磁芯损耗相关的基础数据。在此基础上,根据电感伏秒平衡的原理,将激励等效为极小脉宽的矩形脉冲,并针对速饱和电感有效励磁频率大于工作频率的特点,利用有效励磁频率feff代替修正的斯坦麦茨方程(modified Steinmetz equation,MSE)中的工作频率,并修正其指数,得到了极小脉冲电压作用下速饱和电感磁芯损耗的模型。经实验验证可得,所提出模型与MSE相比具有更高的精度。     

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。     

MnZn铁氧体磁芯电感直流叠加特性的研究

研究了ＭｎＺｎ铁氧体磁芯电感的直流叠加特性，介绍了有关测量原理及方法指出改变铁氧体磁芯电感直流叠加特性的途径，对实践具有一定的指导意义。     

低温烧结MgCuZn铁氧体的特性

根据低温烧结MgCuZn铁氧体电磁特性的有关文献报导,重点介绍了Cu2 含量对铁氧体烧结特性以及电磁特性的影响,讨论了MgCuZn铁氧体作为多层片式电感用磁芯材料的可能性.说明在910℃下烧结,CuO含量为12mol%的MgCuZn铁氧体具有非常高的电阻率、品质因数以及良好的频率特性,是制备高性能多层片式电感器的理想材料.     

气隙对电感磁芯内部磁场分布及电感的影响

开关电源的输出滤波电感中流过的电流比较大,磁芯容易出现饱和现象。为了解决这一问题,常用的方法是在电感磁芯中加开气隙,但加开气隙会对整个器件的性能产生影响。采用三维有限元方法对不同添加气隙方法对感性器件电感量的影响进行分析,得到了对应不同气隙量和匝数电感和磁芯内部磁感应强度分布,样品电感实测值与计算值对比,验证了仿真结果的正确性,为感性元件的工程设计和试验前预校正提供了一种新方法。     

基于柔性多层金属箔的单相全集成EMI滤波器建模、分析与设计

在电力电子变换器高频化发展的驱动下,电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题更加凸显。因此,EMI滤波器成为了电力电子系统的重要组成部分,其优化设计对未来工业应用有着深远影响。文中以SiC-MOSFET单相逆变器为设计对象,研究一种基于UU型磁芯和柔性多层金属箔(flexible multi-layer foils,FMLFs)的EMI滤波器全集成设计方案。FMLFs由电气层、电介质层及绝缘层构成,通过合理设计FMLFs绕组结构及适当安排其端口接线方式,可将EMI滤波器的所有滤波元件集成在一个磁芯单元。以共模(common-mode,CM)滤波元件集成设计为基础,本研究根据不同的差模(differential-mode,DM)衰减需求依次设计3种EMI滤波器全集成结构——CM电感&电容型、CM电感&电容-DM电容型及CM电感&电容-DM电感&电容型。在Maxwell-ANSYS环境下,利用有限元仿真对所设计方案进行可行性分析。最后,通过实验测试验证该方案的可行性和有效性。     

双Buck逆变器的磁集成技术研究

双Buck逆变器(DBI)是一种高效可靠的逆变器拓扑,但需要两个电感,且每个电感仅工作半周期,磁芯利用率低,体积和重量较大.分析了共用磁芯直接耦合和双磁芯四绕组两种磁集成方案的基本原理,指出这两种方法在实际应用时存在相互影响.在此基础上提出了一种新型的共用磁芯集成方案,即完全解耦方案,并进行了理论分析.实验证明,该磁集成方案可以完全实现两个电感的解耦,是一种较理想、实用的方案.     

共模扼流圈饱和效应分析及动态电感计算

研究了差模电流激励下的共模扼流圈磁饱和效应.建立了共模扼流圈的有限元分析模型.共模扼流圈三维磁场分布的仿真计算结果显示,磁芯中差模电流激励的磁通并没有完全抵消,仍有少量漏磁存在.这些漏磁增加了磁芯的磁通密度,并导致磁芯部分饱和.为得到共模扼流圈在磁芯部分饱和情况下的共模电感值,借助有限元数值分析,给出了求取共模扼流圈动态电感的计算方法.最后设计了测量差模电流激励下共模扼流圈动态饱和电感的实验,仿真计算与实验测量结果吻合较好,表明所提出的共模扼流圈动态电感的计算方法是有效的.     

SQ扁线共模电感未能应用在变频冰箱的原因分析及解决方案提出

SQ扁线共模电感在电视等黑色家电上应用很普遍,这种电感有生产自动化程度高、一致性好、高频干扰抑制效果好等优点,但一直未用到变频冰箱产品上.当变频冰箱使用与常用的环形共模电感的外形尺寸和感值相当的SQ扁线共模电感时出现电感失效,致使骚扰电压低频段异常高,分析SQ扁线共模电感失效的原因是电感出现了饱和,由于SQ共模电感具有较小的磁芯截面积、较大的漏感,以及相较于电视等黑色家电,变频冰箱具有较大的峰值工作电流、较大的变频载波泄漏电流,所以SQ扁线共模电感在共模电流和差模电流共同作用下就容易出现饱和而失效.故提出用通过增大磁芯面积、减少绕线匝数的方法来减小磁芯中的磁密而避免磁芯出现饱和失效,使SQ扁线共模电感能够应用在变频冰箱产品上.     

共模及共模/差模一体化滤波电感磁饱和问题

基于滤波电感的工作原理,推导出电桥测出的漏电感与漏磁通的对应关系,并通过实例计算分析了漏电感导致滤波电感发生了磁饱和.介绍了几种共模/差模一体化滤波电感的磁芯设计方案,并着重介绍了VOGT公司的RK系列共模/差模一体磁芯.最后以常用的EE型磁芯为例,将线圈绕在两个边柱上,中柱开有适度的气隙,即可制成一款简单实用的共模/...     

PWM逆变器中新型共磁芯滤波器的设计与应用

LCL无源滤波器常与逆变器串联用来抑制逆变器产生的开关频率附近的高次电流谐波。为了降低无源滤波器的成本和体积,提出一种新型的应用于LCL滤波器的共磁芯电感,即网侧电感与逆变器侧电感共用1个磁芯。这种结构的滤波电感与独立结构的LCL滤波电感相比体积更小、成本更低且具有较好的滤波效果。理论推导与仿真实验结果验证了新型滤波电感的有效性。     

并网逆变器中LCL滤波器的磁集成

LCL滤波器具备良好的高频谐波衰减能力,在并网逆变器中得以广泛应用。LCL滤波器有两个独立的电感,若每个电感分别使用单独的磁芯来绕制,则磁芯数量较多,体积较大。为减小磁芯体积,该文采用解耦磁集成的方法,将两个分立的电感集成在一起。然而,由于公共磁路的磁阻不可能为零,集成后的两个电感之间存在一定的耦合,这会削弱LCL滤波器在高频段的衰减能力。对此,该文通过选取合适的公共磁芯高度和磁芯材料,将耦合降低到可接受的程度,以确保开关频率的谐波电流得到有效抑制。针对单相和三相并网逆变器,分别给出LCL滤波器的磁集成设计实例,并进行实验验证。