一种新型的磁集成双Buck逆变器

双Buck逆变器(DBI)是一种高效可靠的变换器拓扑,但其需要两个电感,且体积重量较大。本文提出一种新型的磁集成双Buck逆变器。通过在DBI中引入磁集成技术来减小磁件体积重量。并采用四绕组集成磁件的双Buck逆变器避免出现额外的环流问题,磁件最大工作磁势和所需绕组匝数均大幅降低,因而磁件体积重量得以减小。实验验证了理论分析的正确性。

并网逆变器中LCL滤波器的磁集成

LCL滤波器具备良好的高频谐波衰减能力,在并网逆变器中得以广泛应用。LCL滤波器有两个独立的电感,若每个电感分别使用单独的磁芯来绕制,则磁芯数量较多,体积较大。为减小磁芯体积,该文采用解耦磁集成的方法,将两个分立的电感集成在一起。然而,由于公共磁路的磁阻不可能为零,集成后的两个电感之间存在一定的耦合,这会削弱LCL滤波器在高频段的衰减能力。对此,该文通过选取合适的公共磁芯高度和磁芯材料,将耦合降低到可接受的程度,以确保开关频率的谐波电流得到有效抑制。针对单相和三相并网逆变器,分别给出LCL滤波器的磁集成设计实例,并进行实验验证。

DCM模式下交错并联磁集成双向DC/DC变换器的稳态性能分析

针对目前交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作在DCM模态下的分析不全面这一研究现状,以两相电感进行耦合的两相交错并联磁集成Buck/Boost双向DC/DC变换器为例,在轻载时关断MOS管,利用MOS管的体二极管具有单向导电的特性,避免电感电流出现负值,从而降低变换器的能量损耗,提高变换器的效率。首先深入分析了运行在Buck状态下的双向DC/DC变换器的DCM模态的稳态性能。其次,分析了变换器的工作状况转换条件,求出各模态转换的临界负载电流。并通过引入的变比与其他参数之间的关系具体分析变换器在各种工作情况(CCM/DCM)下每相相电流的变化规律,同时找出变换器的总输出电流的变化规律。最后,通过仿真和实验的具体数据验证理论分析的可靠性。

磁集成地铁变压器漏抗三维有限元计算

地铁逆变牵引系统中平衡电抗器的存在对减少大功率逆变器体积、降低造价不利。为此,运用磁集成技术将平衡电抗器与变压器有机结合,构造出新型12脉波二重逆变牵引供电系统,实现利用集成磁件的等效电感取代平衡电感的设计思想。采用基于边单元的稳态非线性有限元法,建立地铁变压器的三维有限元模型,对各绕组间的等效电感进行分析计算。仿真结果与样机现场试验数据非常接近,验证了所提出的有限元计算方法的正确性和可行性。

双Buck逆变器的磁集成技术研究

双Buck逆变器(DBI)是一种高效可靠的逆变器拓扑,但需要两个电感,且每个电感仅工作半周期,磁芯利用率低,体积和重量较大。分析了共用磁芯直接耦合和双磁芯四绕组两种磁集成方案的基本原理,指出这两种方法在实际应用时存在相互影响。在此基础上提出了一种新型的共用磁芯集成方案,即完全解耦方案,并进行了理论分析。实验证明,该磁集成方案可以完全实现两个电感的解耦,是一种较理想、实用的方案。

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。

ZVS E类逆变器的磁谐振无线输电系统参数分析和设计

E类逆变器用作磁耦合谐振式无线输电MCR-WPT系统的激励源时,其等效负载由线圈参数和系统负载决定,由此导致E类逆变器的优化设计较为困难。为此,研究了两螺线管线圈间的互感算法,分析了互感随线圈间距变化的特性,并探讨了MCR-WPT系统两螺线管线圈的传输效率、输出功率及E类逆变器的等效负载与线圈间距的解析关系,给出E类逆变器实现零电压开关ZVS(zero voltage switch)的参数设计方法,仿真验证了互感算法和系统参数设计方法的精确性。实验结果表明,当线圈间距为26 cm时可实现ZVS,且系统效率达到86.3%,验证了理论和仿真分析的有效性和准确性。

矿用电动车混合储能系统Z源逆变器电流控制

针对应用于矿用电动车混合储能系统的传统Z源逆变器或单开关电感Z源逆变器存在电压增益、功率密度和转换效率均不高的问题,提出了一种新型Z源逆变器。该逆变器采用基于阵列式磁集成技术的模块化开关耦合电感单元替代传统Z源逆变器的电感,提高功率密度和电压增益,并通过引入辅助软开关支路实现功率器件零电压开关,提高转换效率。对基于新型Z源逆变器的混合储能系统进行了建模,通过分析极点,发现引起系统振荡的1对共轭极点及系统振荡处频率,结合模型进行了电流控制器参数设计,推导出电流控制器比例和积分参数的设计准则。仿真与实验结果验证了该电流控制器设计准则的正确性。

变频供电异步电机端部绕组磁场分析

变频器引入的高次谐波电流会对异步电机端部绕组的振动产生不良影响,而磁场计算是端部绕组电磁力及振动分析的基础。为此,提出了变频器驱动下异步电机端部绕组磁场计算方法,通过二维场路耦合时步有限元法求解定子电流,再将定子电流作为加载条件进行瞬态三维磁场分析。设计了一台实际的三相鼠笼式异步电机,采用所提方法对其进行了建模仿真,同时采用探测线圈测量了端部绕组的漏磁,对比发现仿真结果与试验测量值吻合良好,验证了所提计算方法的准确性。该研究为后续进一步分析端部绕组的振动提供了基础,有助于指导变频供电异步电机的优化设计。