一般空心平面线圈电感计算的数值方法与计算精度控制

为适应一般空心平面线圈电感的分析与设计需要,本文由有限长直导线磁场空间分布出发,给出了一种空心平面线圈电感与互感的数值求解方法。算法根据电感的计算精度指标、导线线径与线圈曲线部分平均曲率半径,确定线圈直线逼近划分与线圈面积细分方式,进而给出对应电感计算原理性误差界限,由磁链法计算得到一般形状平面线圈的自感,及其对其他线圈的互感。作者对比了经典的Greenhouse矩形线圈电感计算方法与数值算法结果,具有解析表达式的圆环空心电感计算公式的计算结果与数值算法结果,以及某超薄直线电机电枢平面线圈的电感Ansys7.1分析结果,表明了论文提出的算法的有效性与精确性。论文提出的数值算法由线圈导线走线轨迹驱动,计算误差可控,特别方便于一般空心平面线圈的电感设计计算。

采用PCB平面型空心线圈的电子式电流互感器性能分析

分析了印制电路板(printed circuit board,PCB)平面型空心线圈的结构与原理,对PCB电子式电流互感器的频率特性、稳态特性及暂态特性进行了仿真分析与试验研究,提出了数字式电流互感器的结构。结果表明:PCB电子式电流互感器测量范围大、工作频带宽、暂态响应快、稳态性能好且具有良好的线性度,适合小电流(100A以下)测量。

基于PCB的平面型空心线圈电流互感器性能分析及设计

通过电磁理论分析,提出了一种基于印刷电路板(PCB)的平面型空心线圈电流互感器。该新结构的空心线圈由多个平面螺旋线圈串接构成,一次导体紧绕半数不相邻的螺旋线圈绕制,二次输出一个正比于被测电流变化率的电压信号,再经过积分器还原成电流信号。推导出了线圈互感系数的计算公式,并分析了其抗外磁场干扰的机理,设计了实验模型。测试结果显示:测量精度达到了0.2级,具有较强的抗电磁干扰能力。这对于开发新型的电子式电流互感器具有积极的意义。

高储能密度电感的设计

电感作为电感储能型脉冲电源的核心元件,其结构及参数直接影响脉冲电源的性能指标。电感设计的关键环节是获得最高的储能密度,Brooks线圈等高品质因数电感虽然具有高储能密度,但是由于在计算电感储能密度时,电感体积的计算方法不同,导致由给定材料绕制的Brooks线圈并不一定具有最高的储能密度。本文电感设计时基于空心平面螺旋型线圈,通过分析给定范围内的线圈参数,计算并寻找具有最高储能密度的电感。通过实验验证了该方法的准确性。最后,比较了该方法的寻优结果与Brooks线圈参数,验证了该方法在寻找高储能密度电感方面的优势。