專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可變諧振電感的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型應(yīng)用于功率電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域中零轉(zhuǎn)換-P麗軟開(kāi)關(guān)變換技術(shù)，
特別涉及一種可變諧振電感的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
軟開(kāi)關(guān)功率變流技術(shù)廣泛應(yīng)用于中小功率電力電子變換器中，例如高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源、功率逆變器和P麗整流器等。所謂"零轉(zhuǎn)換"是指應(yīng)用諧振原理，當(dāng)開(kāi)關(guān)變換器的功率開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通或關(guān)斷之前，使負(fù)載電流轉(zhuǎn)移到諧振支路，使功率開(kāi)關(guān)管在零電流下開(kāi)通或者關(guān)斷，從而開(kāi)關(guān)損耗為零，在零轉(zhuǎn)換-P麗軟開(kāi)關(guān)的電路拓?fù)渲?，并?lián)諧振支路包括諧振電感和諧振電容，其中諧振電感的設(shè)計(jì)方式一般包括以下兩種空心電感和磁芯電感?？招碾姼胁捎脤?dǎo)線繞制而成，磁場(chǎng)全部通過(guò)空氣耦合，一般電感量較小，不存在磁飽和現(xiàn)象，電感量不隨導(dǎo)通電流大小而變化；磁芯電感采用磁性材料作為磁芯，將導(dǎo)線繞制在磁性材料上，除少量漏磁外，磁場(chǎng)大多通過(guò)磁芯耦合，可以有效增加電感量，存在磁飽和現(xiàn)象，近飽和區(qū)域電感量會(huì)隨諧振電流大小而變化。這兩種方案共同的缺陷在于諧振電感的電感量恒定或者只跟諧振支路的電流有關(guān)，與負(fù)載電流無(wú)關(guān)。所以，無(wú)論負(fù)載電流多大，LC諧振電流峰值不變，為滿(mǎn)足最大負(fù)載電流工況下的諧振電流峰值所需量，諧振電感量一般設(shè)計(jì)得偏小，致使在負(fù)載電流較小時(shí)諧振支路電流依然較大，造成諧振支路及輔助開(kāi)關(guān)管不必要的功率損耗。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于利用磁偶合與磁飽和原理，提出一種諧振電感量可以根據(jù)負(fù)載電流變化的可變諧振電感的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于零轉(zhuǎn)換——P麗軟開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)中，降低諧振支路元器件的功率損耗，提高變換器的轉(zhuǎn)換效率。 —種可變諧振電感，由負(fù)載電流支路、諧振電流支路及磁性材料組成，其特征在于負(fù)載電流支路與諧振電流支路繞制在同一磁性材料上，負(fù)載電流支路繞制在磁性材料上組成負(fù)載電感，諧振電流支路繞制在同一磁性材料上組成諧振電感；通過(guò)負(fù)載電流的磁反饋?zhàn)饔?，使諧振電感的電感量按照磁芯的磁化規(guī)律隨著負(fù)載電流變化而改變，從而獲得可變的諧振電流峰值。 所述的可變諧振電感，負(fù)載電路支路的負(fù)載電流值影響磁性材料內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，負(fù)載電流的變化頻率遠(yuǎn)小于諧振電流變化頻率，在一個(gè)諧振周期內(nèi)，負(fù)載電流值可以為恒定，而諧振電流按照LC諧振規(guī)律呈正弦或準(zhǔn)正弦變化，負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度分量&作為一個(gè)直流偏置與諧振電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化量Hr疊加，使得磁芯的磁導(dǎo)率P值發(fā)生改變，從而影響諧振電感值k的大小。 所述的可變諧振電感，負(fù)載電流^和諧振電流Ir可以任意從同名端和非同名端流入。 進(jìn)一步的，所述的諧振電感的電感量Lr的計(jì)算公式為
3[0008] 4 = 其中，il為磁導(dǎo)率；N為電感匝數(shù)；A為磁芯有效截面積；lc為磁芯有效磁路長(zhǎng)度。 所述的可變諧振電感，負(fù)載電感與諧振電感共用一個(gè)磁芯時(shí)的磁耦合原理表示為 NLgIL+NrgIr = Hglc 其中，&為負(fù)載電感匝數(shù)A為諧振電感匝數(shù)；H為磁芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度；lc為磁芯有
效磁路長(zhǎng)度。 所述的可變諧振電感，磁性材料可以為任意形式的磁性材料，如金屬磁芯、鐵粉磁芯或鐵氧體磁芯，外型可以為圓型、方型或環(huán)形結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的有益效果是可變諧振電感的電感量可以通過(guò)負(fù)載電流的磁反饋?zhàn)饔谜{(diào)節(jié)，進(jìn)而使諧振電流峰值隨著負(fù)載電流的需要增加或減小，相比于恒定的諧振電感和諧振電流峰值的設(shè)計(jì)，可變諧振電感可以有效降低在小負(fù)載電流工況下諧振支路的損耗，提高功率轉(zhuǎn)換的效率。

圖1為可變諧振電感設(shè)計(jì)方法示意圖。 圖2和圖3為負(fù)載電流和諧振電流均流入同名端可變諧振電感設(shè)計(jì)方法示意圖。[0017] 圖4和圖5為負(fù)載電流和諧振電流一個(gè)流入同名端另外一個(gè)流入非同名端可變諧振電感設(shè)計(jì)方法示意圖。 圖6為正偏置下的B/H磁化特性曲線示意圖。[0019] 圖7為負(fù)偏置下的B/H磁化特性曲線示意圖。
圖中1、負(fù)載支路；2、諧振支路；3、磁芯
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型提出一種諧振電感量可以根據(jù)負(fù)載電流變化的可變諧振電感的設(shè)計(jì)方法，旨在應(yīng)用于軟開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)中，降低諧振支路元器件的功率損耗，提高變換器的轉(zhuǎn)換效率，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型予以說(shuō)明。 圖1為可變諧振電感設(shè)計(jì)方法示意圖，可變諧振電感的設(shè)計(jì)方法是將負(fù)載電流支路與諧振電流支路繞制在同一磁性材料上，磁性材料包括金屬磁芯、鐵粉磁芯或鐵氧體磁芯等，磁芯外型可以為圓、方等環(huán)形結(jié)構(gòu)。 所述設(shè)計(jì)的可變諧振電感值的變化包括以下4種情況 如圖2和圖6所示，負(fù)載電流和諧振電流均流入同名端且負(fù)載電流為正時(shí)，負(fù)載電流產(chǎn)生一個(gè)正磁場(chǎng)強(qiáng)度偏置4，合成磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，使諧振電流到達(dá)正向峰值附近時(shí)由于磁飽和特性磁導(dǎo)率P降低，諧振電感量減小，正諧振電流峰值增大，負(fù)諧振電流峰值減??；[0025] 如圖3和圖7所示，負(fù)載電流和諧振電流均流入同名端且負(fù)載電流為負(fù)時(shí)(圖5)，負(fù)載電流產(chǎn)生一個(gè)負(fù)磁場(chǎng)強(qiáng)度偏置-A，合成磁場(chǎng)強(qiáng)度減小，使諧振電流到達(dá)負(fù)向峰值附近時(shí)由于磁飽和特性磁導(dǎo)率P降低，諧振電感量減小，負(fù)諧振電流峰值增大，正諧振電流峰值減??； 如圖4和圖7所示，負(fù)載電流和諧振電流一個(gè)流入同名端另外一個(gè)流入非同名端，且負(fù)載電流為正時(shí)，負(fù)載電流產(chǎn)生一個(gè)負(fù)磁場(chǎng)強(qiáng)度偏置-4，合成磁場(chǎng)強(qiáng)度減小，使諧振電流到達(dá)負(fù)向峰值附近時(shí)由于磁飽和特性磁導(dǎo)率P降低，諧振電感量減小，負(fù)諧振電流峰值增大，正諧振電流峰值減小； 如圖5和圖6所示，負(fù)載電流和諧振電流一個(gè)流入同名端另外一個(gè)流入非同名端，且負(fù)載電流為負(fù)時(shí)，負(fù)載電流產(chǎn)生一個(gè)正磁場(chǎng)強(qiáng)度偏置4，合成磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，使諧振電流到達(dá)正向峰值附近時(shí)由于磁飽和特性磁導(dǎo)率P降低，諧振電感量減小，正諧振電流峰值增大，負(fù)諧振電流峰值減小。
權(quán)利要求一種可變諧振電感，由負(fù)載電流支路、諧振電流支路及磁性材料組成，其特征在于負(fù)載電流支路與諧振電流支路饒制在同一磁性材料上，負(fù)載電流支路饒制在磁性材料上組成負(fù)載電感，諧振電流支路饒制在同一磁性材料上組成諧振電感；通過(guò)負(fù)載電流的磁反饋?zhàn)饔?，使諧振電感的電感量按照磁芯的磁化規(guī)律隨著負(fù)載電流變化而改變，從而獲得可變的諧振電流峰值。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種可變諧振電感，其特征在于磁性材料可以為金屬磁芯、鐵 粉磁芯或鐵氧體磁芯，外型可以為圓型、方型或環(huán)形結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要一種可變諧振電感，由負(fù)載電流支路、諧振電流支路及磁性材料組成，其特征在于負(fù)載電流支路與諧振電流支路繞制在同一磁性材料上，利用負(fù)載電流的磁反饋?zhàn)饔靡约按判圆牧系拇呕匦裕箍勺冎C振電感的電感量可以按照磁化特性規(guī)律隨著負(fù)載電流變化而改變，從而實(shí)現(xiàn)與不同負(fù)載電流對(duì)應(yīng)的可變諧振電流峰值，減小諧振支路的損耗，提高變換器的轉(zhuǎn)換效率和可靠性。該可變諧振電感的結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，工程上易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01F21/08GK201465709SQ20092010619
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者張祿, 童亦斌 申請(qǐng)人:北京能高自動(dòng)化技術(shù)有限公司