铁硅铝磁心Boost电感的工程设计

铁粉磁心的饱和磁通密度较大,广泛应用于大电流的滤波电感中,但磁心损耗较大是其固有的缺点。相比之下,铁硅铝磁心不但具有铁粉磁心的所有优点,而且其磁心损耗较小。根据工程应用的实际,归纳出铁硅铝磁心的设计过程,并且指出应用迭代计算是实现参数最优化的关键步骤。     

高频开关电源输出滤波电路的设计及研究

针对电感磁心和铝电解电容在高频纹波电流和电压电路中的特性和设计方法与低频电路中的不同,分析了工作在高频开关电源输出滤波电路中的铝电解电容的特性。给出了电感的详细设计过程以及铝电解电容的参数选择,并用Matlab仿真出设计滤波电路的频率特性曲线。实验结果表明,设计的高频开关电源输出滤波电路合理,能达到很好的滤波效果。研究结果对大功率高频开关电源的设计和应用有参考价值。     

一种交错并联双向DC-DC变换器的新型磁集成技术EI北大核心CSCD

为了提高交错并联双向DC-DC变换器的功率密度,降低高频工作下的磁心损耗,提高变换器的整体效率,该文提出一种新型磁集成电感结构,采用分段绕组优化设计,通过计算磁心气隙以及各磁柱绕线匝数等参数,将两个分立的电感集成在一个EE型磁心上。使磁元件体积和重量分别减小了48.2%和46.7%。与现有的交错并联磁集成方案相比,该方法能有效降低磁心的饱和度,使磁心上的磁通分布更加均匀,减小电感磁心损耗,提高系统效率。最后,通过有限元仿真和实验样机验证该设计的正确性和有效性.     

适用于温差发电的高效率耦合电感升降压变换器

针对温差电池输出电压变化范围宽、输出电流大且要求电流纹波小的需求,提出了一种高效率耦合电感升降压变换器,该变换器由Boost单元和Buck单元级联组合、并将两单元滤波电感反向耦合构成。变换器输入输出电感反向耦合,使得磁心直流磁通相互抵消,大大减小了滤波器磁心体积和损耗,提高了变换器的效率和功率密度,同时输入、输出电流连续,减小了滤波电容的容量。文中详细分析了所提出的耦合电感升降压变换器的工作原理,深入研究了电感耦合系数对变换器的影响并给出了耦合电感设计准则,采用载波交叠的PWM调制策略以及共用调节器的恒压/恒流控制策略,实现了变换器在恒压和恒流模式之间的无缝平滑切换。搭建了一台500W的实验样机,验证了理论分析的正确性和可行性。     

基于载波移相控制的高功率密度双降压式全桥逆变器

双降压式全桥逆变器(DBFBI)因不存在桥臂直通、直流利用率高而且可实现续流二极管的最优选取,所以具有可靠性高和变换效率高方面的优势。但是,DBFBI具有四个滤波电感,体积重量较大,限制了其在高功率密度场合的应用。将载波移相SPWM(CPS-SPWM)的控制方法应用到DBFBI中,该控制方式下,输出滤波电感等效工作频率是开关频率的两倍,有效地减小了滤波电感的体积和重量。此外,在电感电流半个周期内高频状态时只有两个开关管工作,有效地降低了逆变器的开关损耗。详细地分析了该控制方式下环流产生的原因,通过从原有的4个滤波电感中分离出一个共用的滤波电感(CFI),有效地减小了环流损耗,并且给出了滤波电感的具体的设计过程。最后将剩余的四个滤波电感两两耦合,进一步提高了磁心的利用率。实验结果验证了理论分析的正确性。     

电容模型在合成磁芯设计中的应用

应用电容模型,分析传统E型磁心在全桥合成磁心变换器使用中严重的磁路不平衡问题。提出了一种新型的E型磁心设计,根据合成E型磁心中三个臂发挥的不同功能,复杂的全桥合成磁心设计被分为变压器设计和电感设计。推导出相关公式,通过这些公式可以清楚的发现传统E型磁心在应用于全桥变换器中的磁路不平衡问题。提出了一种实际的解决方案,并通过一种3 kWDC/DC交换的实验电路进行了验证。     

电感线圈与变压器

式中 L——线圈的电感量 n——线圈的匝数 h——线圈的高度 D_1——线圈的内径,cm D_2——线圈的外径,cm 1n——自然对数 4)有磁心线圈的计算 带磁心线圈的电感量计算方法,由于所用的磁心材料、形式不同,计算方式也不相同,由于各种因素的影响,其计算结果的误差也较大,在工程上一般采取了经验计算方法,当线圈的尺寸及所选用的磁心确定之后,则相应的参数就可以认为是一个定值,可以将它看成是一个常数,此时线圈的电感值仅与匝数的平方成正比,即:L=Kn~2     

电流纹波率分析与输出滤波电感的优化设计

一般输出滤波电感的设计需以临界连续电流为依据并根据经验公式选取电流纹波计算.该方法未考虑滤波电感上电流脉动对变换器各应力参数的影响,难以得到较理想的输出滤波电感值,从而影响变换器的实际效果.为解决这一缺陷.深入分析了Buck变换器电流纹波率的选取理论依据,提出输出滤波电感的优化设计.该方法综合考虑了变换器各应力参数、滤波电感的体积及变换器的动态性能,最终确定了电流纹波率最佳值约为0.4.以此计算的滤波电感值未影响到变换器动态响应,其设计获得了优化.实验结果验证了理论分析的正确性和该方法的可行性.     

一种快速准确计算共模扼流圈动态电感的方法

共模扼流圈是通信线或电源滤波的重要组成部分,其对共模干扰信号的抑制起关键作用。实际应用中,扼流圈内同时存在差模电流和共模电流,当差模电流较大时,不同数值的差模电流致使磁心不同程度的饱和,对应磁化曲线工作点进入非线性区,从而使得共模动态电感数值减小、扼流圈共模干扰抑制能力降低。为快速、准确计算非线性情况下动态电感以评估扼流圈干扰抑制能力,根据场量对称关系建立共模扼流圈简化模型,通过有限元方法计算并提取不同差模电流下线圈电流与磁链的关系,利用Simpson数值微分公式计算磁心不同饱和程度下共模扼流圈动态电感。结果表明:所建简化模型相对全模型计算速度提升4～5倍,同时相比传统向前差商法或中心差商法,其计算结果稳定性高、精度高。     

超声电源换能振动系统的阻抗匹配研究

根据换能振动系统阻抗匹配的特点,通过改变磁心间的气隙来调谐匹配电感,从理论上给出磁心间气隙大小与电感量的变化关系,分析了匹配电感瞬间产生高温的原因及预防高温的措施和磁心材料的选取方法。     

一体成型电感设计仿真软件的开发与应用

参考罐形磁芯等效磁路和环形电感计算公式和磁力线分布,给出一体成型电感等效磁路和感量计算公式。用Visual BASIC 6.0语言编译了一体成型电感线圈结构设计仿真软件,给出该软件的结构、特点及其使用方法。用该软件对几种一体成型电感进行了仿真计算,并制作出器件,仿真结果与实验测试结果的差异在10%以内。使用此软件可缩短电感设计周期、提高效率,还可以计算出一体成型电感的直流电阻,对器件的温升预判有一定参考价值。     

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.     

软开关变换器中平面无源集成的研究

以零电压Boost准谐振变换器为例,对软开关变换器中的滤波电感、谐振电感和谐振电容进行平面无源集成研究,减小了软开关变换器的大小和重量,提高了磁性元件的利用率,为电力电子的系统集成提供了技术支持,符合现代集成开关电源的发展方向,最后给出了仿真结果,验证了本设计的有效性.     

Verification of Iron Loss Calculation Method Using a High‐Precision Iron Loss Analyzer

Because of the improved performance of power devices, the volume of the ac filter inductors used in high‐frequency PWM inverters has been reduced. However, the temperature rise in the filter inductor due to this miniaturization has become more pronounced. Therefore, we have proposed an iron loss calculation method for the ac filter inductor. However, the accuracy of the value calculated via the loss map method cannot be verified, because the iron loss arising during each switching period cannot be measured with conventional power measuring instruments. In order to resolve this problem, we developed an inductor loss analyzer (ILA), which allows precise measurement of the iron loss in the inductor during each switching period. The accuracy of the calculation of iron loss in the filter inductor by the loss map method was verified with the ILA. We found that the value calculated by the loss map method differed slightly from the value measured with the ILA. However, these differences can be reduced if we take into account the accurate flux density calculation and the effect of the duty ratio of PWM pulses on the loss. Finally, we verified that the loss map method can provide accurate iron loss calculations.     

新型单相并联混合电力滤波器的研究

本文针对LC无源滤波器和传统的电压源型并联混合电力滤波器的缺点,提出了一种新型的并联混合电力滤波器.它由纯调谐LC无源滤波器、附加电感和有源电力滤波器(APF)构成,APF控制成谐波电流源.从理论分析得到了APF的容量公式,并提出了附加电感的设计原则.仿真和实验结果证明了此方案的有效性和优越性.     

一种新型微带开环滤波器的设计

对于现代移动通信设备对微波滤波器的小型化、高带外抑制的要求,提出1种基于开环谐振子的微带带通滤波器.通过一定数目的开环谐振子,产生1对传输极点,提高滤波器的带外抑制,讨论了这种滤波器的设计流程,包含了相应的公式以及精确的计算.实际设计了1个八阶开环滤波器,中心频率为1 123 MHz,相对带宽为9.534%,带外50 ...     

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。     

零电流准谐振Buck变换器的磁集成研究

以零电流准谐振Buck变换器为例,引入谐振电感和谐振电容与变换器中的功率开关管组成谐振开关.通过谐振,使流过功率开关管的电流呈正弦波形,为功率开关管创造了零电流开关条件.对分立的谐振电感和滤波电感进行磁集成,阐述集成后Buck变换器工作原理.用Saber软件对集成后的电路进行仿真.分析谐振电感和滤波电感的耦合系数对谐振...     

一种新型三相三线制有源电力滤波器

随着非线性负载在配电系统中的大量使用,低压配电网的三相不平衡、无功功率和谐波污染问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。为克服传统有源滤波器相位延迟不能滤除基波无功分量等缺点,提出了一种基于同步旋转坐标变换的三相三线制并联有源电力滤波器的控制方法。该法简化了对指令电流的计算,基本上不受负荷变化和三相不对称影响,基波分量解算准确,无相位延迟,乘法运算少,无序分量计算,运算速度快;硬件上电容、电感参数小,开关频率低;另外,还可实现对功率因数的任意调节,从而实现了一种具有静止无功发生器功能的有源电力滤波器。仿真结果验证了其有很好的动静态谐波、无功补偿性能,具有良好的实用价值。