一种耦合电感增压直流变换器及其磁集成研究

为了解决光伏发电输出电压较低的问题,引入一种类型的耦合电感倍压单元,提出一种新型变换器拓扑结构。分析了变换器的工作原理,给出了电压增益、电压应力和临界等效电感时间常数的表达式。与传统Sepic变换器和其他Sepic变换器相比,所提出的变换器升高了近7倍电压增益,与此同时,开关管电压应力较低。并运用解耦磁集成的方法,在传统E-E型磁心的启发下,提出了一种新型4-U型磁心结构,其磁通密度分布更加均匀,且使得磁集成后的集成磁件体积更小,也有利于散热。试验样机测试表明,变换器效率达到93.9%,所测得试验波形符合理论分析。

谐振开关电容变换器磁集成电感设计

谐振开关电容变换器(SCC)因可实现零电流开关、减小开关损耗和提高功率密度而广泛应用于数据中心、电动汽车等高功率密度和增益比场合,电感元件作为其重要组成部分是影响变换器提高性能的关键因素。为解决变换器前后级谐振电流不等而导致的解耦困难问题,该文设计一种中柱不开气隙的解耦磁集成电感。在研究电路工作原理的基础上,通过对偶分析法分析并与耦合磁集成相比得出,中柱不开气隙的解耦磁集成方法电感耦合度更高、且能够实现两级解耦。变换器谐振参数不对称会导致前后级谐振周期不一致,该文采用完全对称绕组以降低绕组对磁性参数的影响,保证多个电感参数的一致性。最后制作实验样机,验证了所设计的谐振SCC磁集成电感的合理性和有效性。

磁集成LCL在三相VIENNA整流器中的应用

LCL滤波器因其能有效减小高频谐波而被广泛应用于整流器和逆变器之中,但传统LCL滤波器中2个独立的电感需要用独立的磁芯进行绕制,不符合电力电子设备不断小型化的趋势。为减小电感体积、提高功率密度、实现电源设备的小型化,采用解耦磁集成的方法,将传统LCL滤波器中的2个分立电感设计成一个集成电感。分析了电感的磁通、磁阻等,对其进行了数学建模,并通过仿真验证了其可行性。由于磁芯材料的限制,2个电感之间不可能完全解耦,这会影响集成LCL滤波器的滤波特性;但通过合理的设计,可将耦合作用限制在可接受的范围内,保证其滤波特性。最后,通过试验验证了磁集成LCL滤波器的有效性。

平面集成磁件在片式开关电源中的应用研究

将TOPSw itch单片精密开关电源中的高频变压器和滤波电感利用解耦磁集成方法集成在一起,推导了磁件等效电路,作了仿真验证。同时设计了集成磁件,并把集成磁件应用到TOPSw itch单片精密开关电源中作了实验验证。经计算,结果表明该集成磁件的可行性。