电感气隙损耗抑制方法研究:综述

气隙是开关电源中高频电感必不可缺的结构,但是因气隙而产生的扩散磁场会给绕组线圈带来额外损耗,造成绕组过热以及效率降低。几十年来,研究人员提出三大类方法以抑制该类型损耗。通过分析和总结每类方法的原理和优缺点,为设计人员开展电感设计提供一定参考。     

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。     

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.     

一种有气隙磁元件高频绕组损耗的测量评估方法

有气隙磁元件的气隙参数设计对绕组交流损耗影响很大,但目前还缺少测量其绕组损耗的有效方法。对有气隙磁元件绕组损耗的产生机理及相关电磁理论进行分析的基础上,提出一种基于气隙等效绕组磁动势替代气隙磁压降的绕组损耗测量方法,通过测试对比验证该方法能有效地评估绕组交流损耗的各种影响因素。进一步采用电磁场三维有限元仿真验证测量结果的准确性,为有气隙磁元件的气隙设计以及绕组损耗分析提供一种有效的测量或评估对比方法,也可以用于从其他方法测量得到的磁元件总损耗中扣除绕组损耗,从而获得磁芯损耗。     

平面电感绕组损耗优化措施与仿真验证

高频平面电感绕组损耗包括受集肤效应及邻近效应影响的交流导通损耗和扩散磁通产生的涡流损耗。通过有限元仿真软件建立平面电感模型,直观快速地得到平面电感绕组损耗分布情况。采用绕组避让、分布气隙、外侧壁三种方法减小绕组损耗,其中绕组避让存在避让最优长度,对短气隙电感降损效果明显;分布气隙通过抑制扩散磁通的影响范围减小绕组损耗,但分布气隙数量与绕组损耗的减少量存在边际效应;平面电感中PCB各层通过侧壁沉铜连接,优良的侧壁设计可以避免增加额外的绕组损耗。     

台阶气隙对电感非线性特性影响分析

台阶气隙结构有助于提高功率滤波电感的初始电感量,从而调整功率电感的非线性特性,提高开关电源轻载特性。通过电磁场有限元分析对此进行了深入研究,从磁通分布角度深入研究了台阶气隙对非线性特性控制的作用机理及影响,为设计电感量能随指定负载而变化的台阶气隙电感提供设计指导。     

临界模式Boost功率因数校正电路中电感损耗的分析与比较

介绍了临界模式功率因数校正电路的工作原理和特点.通过对电感损耗的分析发现,高频电流在磁芯气隙附近产生的邻近磁场会在电感绕组上产生较大涡流损耗.避免在气隙附近绕线可以减少这种涡流损耗.根据绕组分布方式不同设计了5个电感,应用于200W的PFC样机上,通过实验比较,验证了这种新的绕组布置方法的优越性.     

高频薄膜微电感建模与耦合度分析

分析高频下薄膜微电感磁路磁阻的非线性,根据磁通分布情况建立了两相耦合跑道型薄膜微电感的磁路模型,结合磁路模型研究了跑道型薄膜微电感的磁芯中柱气隙大小、磁芯分层情况、工作频率大小、两相绕组间距大小以及边柱气隙大小对耦合度的影响,并运用Maxwell软件的仿真结果验证了理论分析的准确性。     

交错并联变换器中无气隙集成磁件耦合度研究

集成磁件的耦合度影响着交错变换器的稳态和瞬态性能。论文提出了可以改变耦合度的平面集成磁件．分析了磁芯在没有气隙的情况下改变电感耦合度的原理,给出了耦合电感耦合度和磁芯设计的数学表达式。利用磁场仿真分析软件比较了不开气隙集成磁件和传统集成磁件的电感量、耦合度和绕组损耗,结果表明不开气隙集成磁件比传统集成磁件具有诸多优点。...     

一种基于FAN6754A的PWM反激式开关电源的设计

介绍了新款峰值电流型PWM控制芯片FAN6754A的工作特性和原理,分析了反激式开关电源的设计原理以及工作过程.针对次级电路结构,设计了一种新型反激式开关稳压电源.着重介绍了反激式开关电源的变压器设计过程,包括电感值的计算、磁芯的选择、绕组匝数的确定以及气隙等.利用三端稳压器TL431配合FAN6754A实现了对电源电...     

浅谈气隙对电机电磁噪声的影响及解决方法

分析了气隙对电机电磁噪声的影响,提出了利用降低气隙磁密、加大气隙、加均压线等方法解决该问题,并利用实践数据证明上述方法取得了明显的效果。     

低速永磁直线同步电机永磁体励磁磁场分析

低速永磁直线同步电机是利用初、次级表面开槽引起气隙磁导波变化而工作的,首先通过对气隙磁导波的分析,给出了初、次级开槽的气隙磁导波的计算方法.在此基础上,对电机的气隙磁场进行了分析与Magnet仿真,对轴向和径向励磁结构做了对比,为进一步分析低速永磁直线同步电机的动态特性奠定了基础.     

江口电站贯流式水轮发电机主件装焊工艺

本较系统介绍贯流式水轮发电机的装焊工艺,对其主要焊接部件作了工艺分析,毁要保证产品质量,也要考虑经济效益。通过续流式水轮发电机的制造,总结了贯流式发电机主要件焊接的新工艺,促进了工艺技术的进步和装焊过程的质量控制。同时,为今后我公司制造大型贯流式发电机积累了丰富的经验。     

一起线路故障引起主变中性点间隙击穿的原因分析

某变电站110k V进线线路发生单相接地故障时,引起该变电站不接地主变中性点间隙零序保护动作切除运行中主变。通过现场检查及故障录波图,对线路故障而主变保护动作的原因进行了分析,并提出了针对性的建议,以保证系统设备的安全运行。     

单边开槽时气隙比磁导的数值计算

本文用有限元法对单边开有开口槽,定、转子两边加有恒定磁势时的气隙磁场进行了仔细的计算,得到了一组新的较精确的零阶至三阶气隙比磁导曲线,供设计和研究工作者使用.分析表明,开槽后的i阶气隙比磁导λ_i并非简单地为β和F_i这两个可分离函数的乘积,而是?和?的二元函数,因此从通常文献中查出的λ_i值是不够准确的.最后,本文对工程上常用的气隙系数简化公式进行了校核.     

利用绝缘避雷线实现高频保护的研究——架空地线绝缘间隙值的探讨

利用电磁暂态程序ＦＭＴＰ，以山东邹—济５００ｋＶ输电线路为模型，详细仿真计算了绝缘地线间隙在相线不同地点短路，地线不同点遭受雷击时的击穿顺序和分布特性；并对仿真结果进行了详细的分析，得出了许多有益的结论；对绝缘地线间隙值的选择提出了新的见解。为绝缘地线高频通道的建立及实施，以及绝缘地线间隙值的正确选择提供理论依据。     

3～66 kV电力系统过电压保护器的应用与发展

对比分析了各种组合式过电压保护器的基本原理和特性参数 ,指出无间隙过电压保护器的性能优于串间隙保护器 ,而对弱绝缘设备的保护较勉强 ;分级保护的组合式保护器保留了无间隙结构的优点并降低了ZnO的残压比 ,实现了保护的全面性、可靠性与安全性的统一。     

Fabrication of flat micro‐gap electrodes for molecular electronics

Recently, organic molecular electronic devices such as molecular thin‐film transistors have received considerable attention as possible candidates for next‐generation electronic and optical devices. This paper reports on fabrication technologies of flat metallic electrodes on insulating substrates with a micrometer separation for high‐performance molecular device evaluation. The key technologies of fabricating planar‐type electrodes are the liftoff method by the combination of bilayer photoresist with overhang profile, electron beam evaporation of thin metal (Ti and Au) films, and SiO₂‐CMP (Chemical Mechanical Polishing) method of CVD (Chemical Vapor Deposition)‐deposited TEOS (tetraethoxysilane)–SiO₂ layer. The raggedness of the electrode/insulator interface and the electrode surface of the micro‐gap electrodes were less than 3 nm. The isolation characteristics of fabricated electrodes were on the order of 10¹³ ohms at room temperature, which is sufficient for evaluating electronic properties of organic thin‐film devices. Finally, pentacene FET (Field Effect Transistor) characteristics are discussed fabricated on the micro‐gap flat electrodes. The mobility of this FET was 0.015 cm²/Vs, which was almost on the order of the previous results. These results suggest that high‐performance organic thin‐film transistors can be realized on these advanced electrode structures. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(2): 39–46, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20152     

气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响

以气隙个数和气隙位置对特高压并联电抗器铁芯振动的影响为主要研究对象,在分析特高压并联电抗器铁芯振动机制的基础上,指出了麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是影响铁芯振动强度的主要原因;系统分析了铁芯气隙可能存在的结构型式,搭建了具有不同气隙个数和气隙位置的特高压并联电抗器铁芯的真型仿真模型,并采用多物理场有限元仿真计算的方法,得到了气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律。研究结果表明,在研究范围内(气隙个数为15~25),特高压并联电抗器铁芯气隙个数越少则振动强度越弱;气隙位置越靠近底轭则振动越强,越靠近铁芯柱3/4高度中心则振动越弱。在此基础上提出一种特高压并联电抗器铁芯减振设计方案,与现有铁芯设计方案相比该方案能够使铁芯振动位移均方根减小18.925%。     

110kV主变压器中性点间隙击穿跳闸分析及对策

近几年宜宾电网多次发生110kV系统接地故障时,主变压器中性点间隙击穿,主变压器间隙过流保护动作主变压器跳闸的事件。从主变压器中性点间隙击穿的原因分析来看,主要是主变压器中性点出现了持续时间较长的暂时工频过电压。因此需要从缩短故障清除时间、适当延长主变压器间隙保护跳闸时限、加强运行接线方式管理等方面着手,避免主变压器因中性点间隙击穿引起主变压器无故障跳闸。