一種低漂移對(duì)稱大功率高壓直流變換器的設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2012-07-19
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在式(1)中，影響電感量的關(guān)鍵參數(shù)是k的選擇。它不僅影響電流的連續(xù)性，而且影響電感的體積和成本。k越小，儲(chǔ)能和體積同時(shí)增大；反之，儲(chǔ)能和體積同時(shí)減小。所以該系數(shù)具有一個(gè)優(yōu)選值。該系統(tǒng)輸出功率12 kW，所以正、負(fù)變換器各輸出功率為6 kW，電流Io=17 A，IL=29 A，ILPK=IL+△iL／2分別取k為0．2，0．25，0．3，0．4，0．5，則L分別為806μH，646 μH，538μH，403μH，323μH。這些電感能否滿足貯存能量的要求，還需要核算。根據(jù)
，可得各電感貯存的能量依次為：8．2 kW，6．88 kW，5．98 kW，4．88 kW，4．24 kW。由此可知：k取0．2過(guò)大，使電感體積和成本增加，取0．3不滿足輸出功率要求，取0．25滿足輸出功率要求。5．2 磁芯選擇與核算
為保證電感在空載到滿載情況下電感量的穩(wěn)定和電感系數(shù)比較大，選擇鐵基磁粉芯作為線圈載體?？紤]到材料的溫度特性，工作磁通密度應(yīng)選擇在0．4Bs。這里用面積乘積法選擇磁性器件：
式中：LI2=2x344 W·S；Bw=0．6 T；Ku為窗口系數(shù)；K為鐵粉心電流密度比例系數(shù)。
填充系數(shù)通常選擇在0．25～0．45范圍內(nèi)，典型值為0．4。系數(shù)越小，體積和成本增加，系數(shù)越大，繞制難度增加，且可能造成磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，使磁導(dǎo)率快速下降，因此需要反復(fù)核算。這里取典型值：Ku=0．4，Kj=403 A／cm4，代入式(2)得：AP=129 cm4。初選磁性材料型號(hào)為H125-640，參數(shù)為ur=125，AwAe=42．58 cm4，考慮裕量，選4塊磁芯可滿足要求。4塊磁芯并聯(lián)，匝數(shù)
，直流磁場(chǎng)強(qiáng)度：H=NI／Le=53．76 Oe，查材料磁導(dǎo)率和直流偏磁曲線，如圖3所示。由圖3曲線可知：此時(shí)材料的相對(duì)磁導(dǎo)率約降為原來(lái)的60％，所以在此狀態(tài)下線圈總電感量
。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/176687.htm
故需要重新修正線圈匝數(shù)。由電感方程式可得修正線圈匝數(shù)為：
。查曲線得修正后磁導(dǎo)率的下降系數(shù)約為0．48，電感L=546μH。工作磁通的核算如下：Bw=0．6uruoNI／Le=4．14×103Gs。
可見(jiàn)，工作磁通密度遠(yuǎn)未達(dá)到該型號(hào)的最大值1．5 T，所以工作于安全區(qū)，但電感量未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。原因是直流偏磁造成相對(duì)磁導(dǎo)率下降過(guò)快。如果繼續(xù)增加電感匝數(shù)，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，使磁導(dǎo)率進(jìn)一步下降。雖然當(dāng)增加到一定數(shù)量時(shí)可以滿足電感量的要求，但磁通密度、窗口系數(shù)及銅耗又不能滿足設(shè)計(jì)求。為此需要重新修改設(shè)計(jì)。修正參數(shù)，重復(fù)以上計(jì)算(略)，結(jié)果為：Ku=0．3，AP=179 cm4，Bw= 4.27×103Gs，N=28。磁芯個(gè)數(shù)5塊，L=662μH。
5．3 濾波電容選擇
濾波電容選擇主要依據(jù)紋波電壓和紋波電流。紋波電流對(duì)電解電容的主要影響是發(fā)熱，電容的等效串聯(lián)電阻必須滿足溫升要求。電容容量為：
查元件表可知，1 000μF電容紋波電流僅為4．7 A，為保證可靠性，需對(duì)電容值進(jìn)行修正，以滿足紋波電流要求。修正后電容參數(shù)2x15 00μF，其紋波電流為12．8 A，滿足設(shè)計(jì)要求。
評(píng)論