多相电压调理模块的矩阵化多自由度耦合磁件

应用于多相电压调理单元(VRM)集成电感的合理设计影响和决定着其稳态和暂态性能,优化电感耦合度可同步改善VRM的稳态输出纹波和动态输出响应。通过建立电路方程推演出多相VRM耦合电感的等效稳态与暂态电感,获得多相VRM集成电感耦合度的设计准则。提出一种基于模块化耦合电感概念、可多自由度组合、可变耦合度的矩阵化耦合磁件。分析电感可消除直流偏磁原理,推演出阵列化耦合磁件的单元拓扑集成原理及其耦合结构多自由度组合演化规格,并推导单元耦合电感匝比、磁阻比荷电感耦合系数的关系曲线,实现集成电感可变耦合度设计。设计四相阵列式耦合磁件并应用于VRM进行测试,实验结果验证了阵列式耦合磁件设计准则的正确性及实用性。

双向直流变换器非对称耦合电感对称化研究及通用对称耦合电感设计

传统并列式多相耦合电感器,因其自身磁芯的结构特点和集成方式,难以实现完全对称化耦合,制约着变换器性能提升。本文以四相非对称耦合交错并联双向为研究对象,提出各相耦合电感之间对称化程度的量化指标,推导非对称耦合电感下等效稳态和暂态数学方程,给出耦合度、对称度随占空比的归一化变化曲线,得出各相耦合电感非对称度对变换器性能的影响,明确了耦合电感对称化研究的重要性和必要性,进而总结出多相对称化耦合电感的通用设计准则;针对传统磁芯结构难以设计出高度对称化的多相耦合电感器,提出一种新型阵列式多相对称耦合电感器,分析对称化原理,并推广到N相通用型对称耦合电感的设计。最后研究了对称化耦合电感下软开关机理,改善了磁集成变换器硬开关下损耗较大、轻载效率较低的难题。样机实验结果证明了多相阵列式对称化磁集成理论的正确性和实用性。