軟磁材料基礎(chǔ)知識(shí)連載(四)
交流電感的設(shè)計(jì)
交流扼流圈的電感量隨著交流磁場(chǎng)的變化而變化,而且是非線性。只有在鐵芯未達(dá)到飽和時(shí),變化才接近線性。這時(shí),電感隨交流磁場(chǎng)的增大而增大。故而交流電感要有一定的抗飽和能力,同時(shí)磁導(dǎo)率要高。
在逆變器中輸出濾波電感磁芯是雙向磁化,磁芯磁感應(yīng)仍按基波正弦變化,但存在更大的直流分量。但是,由于電壓波形是SPWM與正弦波之差,所以在磁感應(yīng)波形變化對(duì)應(yīng)點(diǎn)發(fā)生斜率(dB/dt)變化,這些變化率大于基波電壓引起的最大變化率(電壓過(guò)零點(diǎn))。因此交流磁芯濾波電感磁芯的磁滯損耗與正弦波變壓器相似,但渦流損耗遠(yuǎn)比正弦變壓器磁芯高。此外,線圈流過(guò)高頻交流,同時(shí),交流電感不同于直流濾波電感,磁芯磁通雙向磁化,氣隙附近磁通穿過(guò)線圈,引起嚴(yán)重的線圈渦流損耗。如果交流頻率很高,還要注意交流濾波電感的分布電容問(wèn)題。
一般根據(jù)濾波器輸入電壓包含的最低次諧波選擇LC諧振點(diǎn),再根據(jù)負(fù)載特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、體積、重量要求決定電感量。
1) 設(shè)計(jì)基本關(guān)系和參數(shù)
已知電感量L,流過(guò)電感的電流有效值I,工作頻率f。
電感上承受的交流電壓有效值
電感處理的視在功率為
2) 電磁基本關(guān)系
正弦波電壓與磁感應(yīng)關(guān)系有
式中:N-匝數(shù);Ae-磁芯有效截面積(m2),如果采用硅鋼片,應(yīng)當(dāng)根據(jù)鋼片厚度考慮疊片系數(shù),高頻最好使用非晶,其渦流損耗更小。;B-磁芯中峰值磁感應(yīng),根據(jù)損耗選擇磁感應(yīng)B。
3) 交流電感與面積乘積關(guān)系
電感N匝線圈銅截面 ,窗口面積 (或 )
4) 用面積乘積選擇磁芯
由式(5-39)得到 ,因此面積乘積為
如果窗口利用(填充)系數(shù)為 , ,有
(cm4) (5-41)
用此公式根據(jù)廠家提供的磁芯手冊(cè)中選擇滿足上式的磁芯。式中尺寸-cm,磁感應(yīng)B-T,電感-H.
評(píng)論