一種低漂移對稱(chēng)大功率高壓直流變換器的設計
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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)鍵參數是k的選擇。它不僅影響電流的連續性，而且影響電感的體積和成本。k越小，儲能和體積同時(shí)增大；反之，儲能和體積同時(shí)減小。所以該系數具有一個(gè)優(yōu)選值。該系統輸出功率12 kW，所以正、負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(mǎn)足貯存能量的要求，還需要核算。根據
，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(mǎn)足輸出功率要求，取0．25滿(mǎn)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(mǎn)載情況下電感量的穩定和電感系數比較大，選擇鐵基磁粉芯作為線(xiàn)圈載體?？紤]到材料的溫度特性，工作磁通密度應選擇在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；K為鐵粉心電流密度比例系數。
填充系數通常選擇在0．25～0．45范圍內，典型值為0．4。系數越小，體積和成本增加，系數越大，繞制難度增加，且可能造成磁場(chǎng)強度增加，使磁導率快速下降，因此需要反復核算。這里取典型值：Ku=0．4，Kj=403 A／cm4，代入式(2)得：AP=129 cm4。初選磁性材料型號為H125-640，參數為ur=125，AwAe=42．58 cm4，考慮裕量，選4塊磁芯可滿(mǎn)足要求。4塊磁芯并聯(lián)，匝數
，直流磁場(chǎng)強度：H=NI／Le=53．76 Oe，查材料磁導率和直流偏磁曲線(xiàn)，如圖3所示。由圖3曲線(xiàn)可知：此時(shí)材料的相對磁導率約降為原來(lái)的60％，所以在此狀態(tài)下線(xiàn)圈總電感量
。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/176687.htm
故需要重新修正線(xiàn)圈匝數。由電感方程式可得修正線(xiàn)圈匝數為：
。查曲線(xiàn)得修正后磁導率的下降系數約為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)，工作磁通密度遠未達到該型號的最大值1．5 T，所以工作于安全區，但電感量未能達到設計要求。原因是直流偏磁造成相對磁導率下降過(guò)快。如果繼續增加電感匝數，由于磁場(chǎng)強度增加，使磁導率進(jìn)一步下降。雖然當增加到一定數量時(shí)可以滿(mǎn)足電感量的要求，但磁通密度、窗口系數及銅耗又不能滿(mǎn)足設計求。為此需要重新修改設計。修正參數，重復以上計算(略)，結果為：Ku=0．3，AP=179 cm4，Bw= 4.27×103Gs，N=28。磁芯個(gè)數5塊，L=662μH。
5．3 濾波電容選擇
濾波電容選擇主要依據紋波電壓和紋波電流。紋波電流對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(mǎn)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，需對電容值進(jìn)行修正，以滿(mǎn)足紋波電流要求。修正后電容參數2x15 00μF，其紋波電流為12．8 A，滿(mǎn)足設計要求。
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