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。     

气隙设计对电感绕组损耗的影响

开关电源中的电感，用高导磁材料作磁芯的电感都必须有气隙。由于在气隙附近存在扩散磁通，使绕组产生额外的损耗，所以电感绕组的损耗不同于变压器绕组。另外，由漆包线和铜箔构成的绕组，电感气隙位置对磁芯窗口内旁路磁通的影响是不同的，最终导致对电感绕组损耗影响的不同。本文针对开关电源中用铁氧体作磁芯的气隙电感，基于前人的研究成果，通过有限元分析软件，详细地分析了气隙设计对电感绕组损耗的影响。总结了减少绕组损耗的气隙布置方法和采用分布气隙应该遵守的准则。本文的工作对电感设计中减少绕组损耗具有实际的指导意义。     

基于PFC变换器的非线性电感的设计研究

铁粉芯电感由于其高频损耗较低、饱和磁密高、气隙分布均匀等优点,在功率因数校正场合得到了广泛应用,但其非线性特性,也给电感的分析与设计带来了一定的困难。本文结合一台Boost PFC变换器,从纹波电流入手,给出了非线性电感的设计,并由此反推出磁芯选择依据的物理原理。为明确不同情况下电感的工作点,着重分析了该变换器中电感纹波电流与输入电压的关系。最后,利用回转器-电容仿真模型对电感进行建模,通过仿真和实验,证明了所建仿真模型和纹波电流分析结果的正确性。     

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.     

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。...     

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。     

单相光伏逆变器输出滤波电感非线性分析及改进

在单相光伏并网逆变器中,为了降低逆变器输出电流的总谐波失真(THD)值及提高整机效率,需要滤波电感在轻载电流下有足够高的电感值,同时又能在重载电流下保持一定感量。为了解决这个问题,在单相光伏并网逆变器输出滤波电感中采用非线性电感方案。基于工程电磁场理论,运用有限元分析软件深入研究了台阶气隙非线性电感特性的产生机理,发现台阶气隙存在主磁芯局部饱和问题,且切割困难,在工程上难以实现。基于此对非线性电感结构进行改进,提出了一种新的非线性电感结构,与台阶气隙方案相比,改进型的非线性电感结构简单,便于工程实现。从理论上分析该方案的效果,最后仿真和实验验证了所提非线性电感的有效性。     

开关变换器功率电感磁损建模及应用

以Buck、Boost变换器为例,根据磁损分离模型理论和开关变换器电路工作特征,提出一种简化的功率电感磁芯损耗计算模型。无需依赖任何磁性材料系数,仅利用一组正弦激励磁芯损耗数据就可预测Buck、Boost变换器在不同占空比下的磁损。该模型可有效体现不同因素对磁损的具体影响,通过实验测试数据验证了所提计算模型的正确性。     

永磁体预偏磁功率电感永磁结构分析

磁元件在各种功率变换器中一直有着不可替代的作用,如电感在电路中起到储能、滤波等作用,并且其体积占据的比重也较大,因此磁元件的优化设计备受关注,永磁体偏磁技术的出现为其开辟了一条新的途径。永磁体偏磁技术不仅可以提高磁元件的抗饱和能力,也有助于减小磁元件的体积。针对现有偏磁方案的不足,以Boost电感为例,建立电感的磁路模型进行分析,得到电感各个磁路上的参数设计要求,防止磁芯退磁,提高电感元件工作的稳定性,最终设计出新型的偏磁方案模型。对比几种优化结构,采用钕铁硼作为永磁体材料,用高饱和磁密的磁芯材料把永磁体和电感磁芯隔离开,避免局部饱和,并且当支路磁芯体积较大、永磁体夹在两个支路磁芯中间时,该结构的效果较好。同时还对引入短路环进行损耗分析。当下功率变换器不断朝着轻量化、小型化、高功率密度化方向发展,永磁体预偏磁技术为其增加了更多的可能性。     

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.     

铁硅铝磁芯升压电感的设计

铁硅铝粉芯饱和磁感应强度高,同时具有良好的高频磁性能及低损耗、低成本等特点,而获得广泛应用.选择铁硅铝粉芯作为Boost升压电感磁芯,采用迭代方法对铁硅铝磁芯进行优化选择,归纳出铁硅铝磁芯的设计过程,并通过实例证实了铁硅铝磁芯在大电流下不易饱和及低损耗的特点.     

带气隙铁氧体磁芯变压器模型及仿真分析

结合实际测得的铁氧体磁化曲线和损耗曲线,有利于提高变压器模型的仿真准确度。采用磁场分析软件Magnet分别对无气隙铁氧体磁芯变压器、有气隙铁氧体磁芯变压器和气隙-铁氧体等效材料磁芯变压器模型进行了仿真研究。对不同电压下三种模型的特性进行了分析与研究。仿真结果表明两种有气隙铁氧体模型均可对磁场分布进行有效计算。两种模型的建立为不同的需求提供了建模基础。     

分立电感无桥Boost PFC拓扑的谐振现象研究

通过实验、仿真和等效电路模型分析方法对分立电感无桥Boost PFC电路电感电流上叠加有高频谐振电流的现象做出了详细的分析和研究,指出高频谐振是PFC分立电感与电路的寄生电容组成LC振荡回路所引起的,确定了谐振电流的路径和谐振频率的大小。同时对比分析了不同电感结构的无桥Boost PFC电路,指出分立电感结构是无桥Boost PFC电路产生高频谐振的重要条件。     

基于非线性电感的Boost变换器建模及动力学研究

电流模式控制Boost变换器是工业中广泛应用的一类开关变换器,开关管周期性导通和关断,使得Boost变换器具有丰富的非线性现象。但实际电感的电感值随通过的电流变化,表现出磁滞和饱和的特性,这将对变换器动力学行为的分析产生重要影响。本文利用J-A(Jiles-Atherton)磁滞模型建立了非线性电感模型,并将之嵌入到Boost变换器的状态方程中,通过数值仿真研究了电流模式控制Boost变换器的动力学行为。仿真结果表明,在建模时考虑电感的非线性特性,对Boost变换器稳定工作区域的分析将更加精确。同时发现电感的非线性特性对电路稳定性带来了较大影响,其机理与斜坡补偿是相似的。     

闭路磁芯等效参数的计算

本文简单地介绍了闭路磁芯等效参数计算的基本原理,并对环形磁芯,配对罐形磁芯和单只罐形磁芯作了等效参数的计算,同时也计算了开气隙磁芯的等效参数。此等效参数的计算方法可推广至其它形状磁芯。     

开关电感Boost变换器建模与仿真分析

针对光伏发电系统中传统Boost变换器的升压能力问题,将开关电感结构嵌入传统Boost变换器中,分析变换器功率开关器件的"ON"和"OFF"状态的工作机理,建立升压增益比与开关器件周期占空比之间的关系。利用状态空间平均法建立开关电感Boost变换器的数学模型,并在此模型基础上,对功率开关器件的不同工作频率进行仿真分析。仿真结果表明,开关电感Boost变换器不仅比传统Boost变换器具有更高的升压能力,而且在高开关频率下也能有效减小输出量的纹波,提升变换器的转换效率;同时也验证了模型的合理性和正确性,为工程实践设计提供理论支撑。     

基于耦合电感的新型Boost软开关的研究

针对传统Boost软开关变换器开关损耗大和轻载条件下效率低的缺点,提出一种新型Boost软开关拓扑结构,通过在传统Boost软开关的拓扑结构中增加一个小电感、一个二极管和与主电感反向耦合的电感,实现了主开关在零电流开关(ZCS)下的导通和关断,减小开关损耗,从而提高变换器的效率。对新拓扑结构的工作过程作了详细分析,并通过实验对分析过程进行了验证。     

一种改进的单相无桥功率因数校正器

在无桥Boost功率因数校正器的基础上,采用耦合电感和两个二极管与开关管并联的方式,实现开关管体二极管零电流关断.同时将所有电感元件集成到一个磁芯上,提高了利用率,并利用耦合电感的漏感使并联支路二极管反向恢复电流降低,减少了电路反向恢复损耗.阐述了功率因数校正的原理,给出了单周期控制无桥Boost变换器实现功率因数校正的控制日标和实现方式,并采用基于单周期控制的专用芯片IR1150,进行实验验证.     

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/...