两相“IHHI”形耦合电感的设计与应用

为了适应多相交错并联磁耦合变换器对耦合电感的要求,降低耦合电感对其它元器件的电磁干扰,降低电感加工难度和材料成本,提高电感效率,提出了一种适用于两相交错并联磁耦合变换器的"IHHI"形耦合电感结构。分析了其改变电感耦合度的原理,给出了相关铁芯设计的数学表达式,并通过有限元仿真和实验验证了所提"IHHI"形耦合电感结构的有效性及其磁路模型的可行性。将"IHHI"形耦合电感用于交错并联磁集成双向DC/DC变换器,具有输出电压纹波小、电感电流波形平滑、毛刺少、开关管开通和关断时的电流尖峰小、效率高等优点。

“目”字形耦合电感器的设计及应用

为适应新一代变换器低压、大电流和快速暂态响应的功率需求,提出一种"目"字形耦合电感结构,通过分析耦合电感的磁通分布,建立了磁路模型,从而得到自感、漏感和互感的计算公式,并给出耦合电感的设计方法。通过仿真和实验,证明了磁件模型的正确性,得出"目"字形耦合电感器具有加工简单、电感量大、磁通密度分布更均匀以及直流叠加特性好等优点,将其应用于交错并联磁集成双向DC-DC变换器,具有相电流纹波小及效率高等优点。

“E王E”形耦合电感器的设计及其在交错并联磁集成双向DC-DC变换器中的应用

为了克服传统EE形耦合电感器的气隙过于集中、磁压和磁通分布不均匀、气隙离绕组过近等缺点,提出一种"E王E"形耦合电感器结构,建立了磁路模型,给出了设计方法。通过仿真和实验证明,该结构增加了一条并联气隙磁路从而使磁路的磁压和磁通分布比较均匀,磁路的磁阻减小,电感因数和耦合强度增大;气隙远离绕组从而减小气隙扩散磁通和旁路磁通及绕组涡流损耗;绕组绕在长宽比较小的铁心中柱上从而减小绕组长度;所给出的改进磁路模型和设计方法可以用于这种耦合电感器的设计;将这种耦合电感器用于交错并联磁集成双向DC-DC变换器,具有输出电压纹波小、电感电流波形平滑、毛刺少、开关管开通和关断时的电流尖峰小等优点,并且可以有效地提高电路的轻载效率。

多相非隔离双向DC-DC变换器新型耦合电感设计

多相交错型磁耦合双向DC-DC变换器(BDC)的耦合电感普遍存在设计复杂、开模昂贵、局部温升较高以及耦合非对称等缺点。提出一种新型"EIE"结构耦合电感器,应用于两两对称耦合的四相磁集成BDC。根据电感集成原理和磁路等效原则,分析其磁通及气隙分布,建立考虑边缘磁阻和气隙磁阻的磁路模型,推演出耦合磁件自感、互感及耦合系数,给出可实现磁通对称化和解耦集成的设计原则和方法。该结构耦合电感器可实现耦合系数高自由度调节,并解决了传统"E"形铁芯构造的耦合电感器中边缘气隙磁通损耗较高的缺点。通过有限元仿真和实验,验证了磁路理论和设计方法的正确性,以及在稳态损耗、暂态响应和效率等方面优越性。

交错并联双向DC/DC变换器中耦合电感的设计与仿真

针对交错并联变换器中的多相电感集成,提出一种"EEEE"型耦合电感,通过分析耦合电感的磁通分布,建立了磁路模型,给出了自感、漏感和互感的计算公式和耦合电感的设计方法。"EEEE"型耦合电感增加了磁路气隙的数量,磁压分布更加均匀,与传统铁心电感器相比显著减小了磁路的电磁损耗、电磁干扰和线圈的涡流损耗,且增大了窗口面积。通过三维有限元仿真,验证磁路模型的有效性。

N星型连接电感问题的研究

本文提出对于N星型连接的电感电路之间存在耦合,可以找到去耦合的一般规律,而且对于去耦合N星型连接的电感电路可以用网形电感网络来等效转换,并给出等效变换的方法。