电感磁芯软饱和特性约束下三相LCL型并网变换器单环控制稳定性分析与设计

磁粉芯材质电感具有软饱和非线性特性,其感值随电流变化而改变。在三相LCL型并网系统中,三相交流滤波电感呈现时变不对称特性,导致控制系统模型之间存在交叉耦合,传统单电流环控制的稳定性设计可能失效。为此,该文考虑磁粉芯电感的软饱和特性,研究三相滤波电感的时变交错非线性特性,并采用广义奈奎斯特稳定判据,分析三相LCL型并网变换器在两相静止坐标系下的谐振分布特性,提出单电流环控制下的稳定设计约束。最后,仿真和实验结果验证理论分析与设计的正确性和有效性。

考虑磁芯饱和的扼流变压器非线性模型

针对25 Hz相敏轨道电路使用的扼流变压器由于不平衡牵引电流引起的磁芯饱和问题,提出一种JA(Jiles-Atherton)磁滞模型和三电容变压器模型相结合的扼流变压器非线性模型的建模方法.首先设计基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的JA磁滞模型参数辨识算法,并使用该算法和能量计算法分别提取铁芯的JA磁滞回线参数和扼流变压器非线性模型中的分布参数;然后将计算得到的分布参数与Maxwell的仿真结果进行对比,得出本文方法提取的扼流变压器漏感和分布电容等参数具有较好的精确性;最后将非线性扼流变压器模型BH曲线、励磁电流和输出电压曲线的求解结果与Pspice的仿真结果进行对比验证.研究结果表明:利用本文的模型可以准确分析扼流变压器中磁芯饱和问题.可以通过分析此模型磁芯的实时磁滞回线形状或者扼流变压器原边电流的畸变情况来判断磁芯的饱和状态.

绕组半匝结构引起的变压器磁芯过热案例分析

对一起直流开关电源中的高频变压器磁芯过热的原因进行了分析,在有限元软件中建立变压器模型,通过场路耦合的方法,对磁芯磁密、损耗进行仿真。仿真结果表明,变压器原边绕组分数匝结构是导致该起事故的主要原因。提出相应改进措施,经仿真和实际测试验证,绕组匝数取整后,解决了上述问题。

共模扼流圈饱和效应分析及动态电感计算

研究了差模电流激励下的共模扼流圈磁饱和效应,建立了共模扼流圈的有限元分析模型。共模扼流圈三维磁场分布的仿真计算结果显示,磁芯中差模电流激励的磁通并没有完全抵消,仍有少量漏磁存在。这些漏磁增加了磁芯的磁通密度,并导致磁芯部分饱和。为得到共模扼流圈在磁芯部分饱和情况下的共模电感值,借助有限元数值分析,给出了求取共模扼流圈动态电感的计算方法。最后设计了测量差模电流激励下共模扼流圈动态饱和电感的实验,仿真计算与实验测量结果吻合较好,表明所提出的共模扼流圈动态电感的计算方法是有效的。

MR-J型磁流变阻尼器性能测试与阻尼力预估模型

磁流变阻尼器阻尼力预估模型易受磁流变液磁感应强度-剪切屈服强度(B-τ)曲线精度及磁芯饱和效应的影响,导致阻尼器的预估阻尼力与实际阻尼力有较大偏差.针对上述问题,设计并制作了2个磁芯可更换的MR-J型磁流变阻尼器,通过对阻尼器的磁场分布和动力性能的测试,研究了磁芯面积、活塞节段数及磁场分布对阻尼器力学性能的影响;结合实测结果与有限元分析结果,提出了B-τ曲线的实用识别方法,建立了考虑磁芯饱和效应的阻尼力预估模型.研究表明:磁流变阻尼器的磁场分布和阻尼力随磁动势上升存在明显的磁芯饱和效应,且阻尼器的饱和磁动势随磁芯面积增大而增大;所提出的磁流变液B-τ曲线实用识别方法能正确描述阻尼器实际工作状态下磁流变液的性能参数;所提出的阻尼力预估模型能较为精确地预估磁流变阻尼器的实际阻尼力.

变压器空载投入时励磁涌流抑制新方法研究

励磁电压的突然变化导致变压器产生励磁涌流。当变压器第一次通电时，其瞬态电流会大于变压器额定电流的10--50倍并持续几个周波，此电流被称为励磁涌流。励磁涌流产生的原因主要是铁心磁路饱和，励磁涌流的形状，大小和持续时间取决于变压器的容量、回路阻抗、铁芯材料铁磁性质、铁芯剩磁大小、变压器的切换时刻。励磁涌流会造成系统干扰，损害变压器绕组。因此有必要对励磁涌流进行限制。本文讨论了在变压器空载合闸时利用电力电子变换装置减少励磁涌流的原理和方法，其中重点使用二极管桥和直流电抗器组成的励磁涌流限制器和采用电压源PWM转换器的励磁涌流限制器。最后利用MATLAB进行了仿真测试并通过实验验证了该方法的实用性和有效性。

应用SPICE程序模拟大功率电路

研究了近年来应用 SPICE程序模拟大功率电路的方法。概述了功率电子器件的性能要求及应用 SPICE程序描述大功率电路的语句 ,论述了如何建立大功率电路中关键器件的模型 。

基于阻抗自适应调整的输电线路取能装置稳定取能方法

针对电流互感器在线取能装置存在的小电流难以取能、大电流磁芯饱和等问题,该文提出基于阻抗自适应调整的稳定取能方法。通过并联谐振,构建包含阻尼支路与取能支路的双支路模型,实现电流转移,解决小电流难以取能的问题。提出基于品质因数调节的阻抗调整方法,在一定电流范围内,稳定负载功率。提出基于反向电流注入的阻抗调整方法,解决线路大电流下的磁芯饱和问题。针对线路电流突变情况,提出基于旁路电阻投切的阻抗调整方法,实现阻抗的快速调整,避免能量冲击。搭建仿真和实验系统,实验结果表明取能方法不仅可以实现较大功率输出,还能在宽电流范围内稳定负载功率,满足输电线路在线监测设备的供能需求。

可变电感及其在电力电子系统中的应用研究进展

可变电感的电感值变化特性使其具有柔性的滤波和谐振作用,为功率变换器的柔性调控提供了新思路。针对变换器不同运行工况,结合电感调节方法可以实现运行工况的优化,有利于电路性能提升。当前,国内外对可变电感的研究可见于谐振变换器、全桥变换器、PFC变换器、Buck变换器等,在各自应用领域带来明显效能提升,具有良好的应用价值。论文首先分析了可变电感的工作原理,根据电感值变化原理将其进行分类并根据各自的优缺点总结了其适用范围,然后依据其不同应用场合,分类梳理了可变电感在变换器中的应用和变换器对可变电感的性能要求,最后对可变电感未来的发展趋势及研究重点进行了展望。

级联Blumlein型脉冲网络电感设计

为了利用级联Blumlein型脉冲形成网络在高阻抗负载产生理想的高压平顶脉冲输出,开展了构成该脉冲功率源关键单元的始端电感和终端电感设计。从充电电压一致性,输出脉冲不发生严重畸变,高的电压叠加效率,可接受的负载预脉冲幅值出发,确定了始端电感和终端电感值的计算方法,利用锰锌铁氧体磁芯的饱和特性设计电感,通过实验开展锰锌铁氧体磁芯参数测试。研究表明锰锌铁氧体饱和和剩余磁感应强度之和约为1.75,饱和磁导率约3.3,非饱和磁导率约1 462,饱和电感值为7.3 mH,非饱和电感值3.2 mH。

有源复位电路的理论分析与实验研究

分析了有源复位电路的工作原理,基于LC谐振原理推导出每个工作阶段励磁电流、复位电容/电压。在MATLAB的Simulink模块中搭建了有源复位电路的仿真模型,通过仿真结果与理论分析的对比,证实了复位电路设计的可行性。最后,为了验证理论,设计了一个80V/1.6A,变压器变比为1∶2的脉冲放电电路,分别测试了带/不带有源复位电路条件下磁芯的饱和时间,并计算出了磁芯的励磁电流。实验结果表明,采用有源复位电路,能够提高脉冲条件下磁芯的饱和时间,即实现磁芯的复位效果。

SQ扁线共模电感未能应用在变频冰箱的原因分析及解决方案提出

SQ扁线共模电感在电视等黑色家电上应用很普遍,这种电感有生产自动化程度高、一致性好、高频干扰抑制效果好等优点,但一直未用到变频冰箱产品上。当变频冰箱使用与常用的环形共模电感的外形尺寸和感值相当的SQ扁线共模电感时出现电感失效,致使骚扰电压低频段异常高,分析SQ扁线共模电感失效的原因是电感出现了饱和,由于SQ共模电感具有较小的磁芯截面积、较大的漏感,以及相较于电视等黑色家电,变频冰箱具有较大的峰值工作电流、较大的变频载波泄漏电流,所以SQ扁线共模电感在共模电流和差模电流共同作用下就容易出现饱和而失效。故提出用通过增大磁芯面积、减少绕线匝数的方法来减小磁芯中的磁密而避免磁芯出现饱和失效,使SQ扁线共模电感能够应用在变频冰箱产品上。

多路低压大电流输出开关电源研究

本文介绍了一种多路输出开关电源的实现方法,其中功率因数校正电路电感电流临界连续,减少了主开关管的开关损耗。用可饱和磁芯后调实现多路输出,既实现了高性能,同时也降低了成本。