高频电感气隙布置与绕组损耗的分析.pdf

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1、电力系统及其自动化皇!!竺!兰竺塑PowerSystem＆Automation-__】同Ej频电感气隙布置与绕组损耗的分析房岩，周洁敏，周曼曼。张帆(南京航空航天大学民航学院。江苏南京211100)摘要：针对高频电感的绕组损耗问题，利用有限元数值分析，研究了气隙位置的变化对电感器绕组损耗的影响，比较了不均匀分布气隙与均匀分布气隙对绕组损耗的影响，并对分布气隙参数提出了合理的设计原则。结果表明：气隙位置开在拐角处会增加绕组损耗。相对于不均匀分布气隙，均匀分布气隙有利于减小绕组损耗，且可以将分布气隙个数增加到使绕组距气隙的避让距离控制在3-5个气隙距之间，同时分布气隙间磁柱的长度大于6

2、个气隙距，以得到较小的绕组损耗。关键词：高频；电感；气隙布置；不均匀分布气隙；绕组损耗DOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2013．05．022[中图分类号]TM55[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)05—0061—03Air—gapArrangement＆WindingLossAnalysisforHigh-frequencyInductorsFANGYan，ZHOUJie．min。ZH0UMan．man，ZHANGFan(CollegeofCivilAviation，№ngUniversityofAeronauticsandAstr

3、onautics，№ngJiangsu211100，China)Abstract：Fortheresearchofwindinglossinhigh~equeneyinductance，thepaperusesfiniteelementanalysistoanalyzetheeffectoftheair—gappositionincorelegonthewindinglosses，comparestheeffectofthenon-uniformdistributedair-gapanduniformdistributedair—gaponthewindinglosses，andp

4、roposesreasonabledesignprinciplesfordistributedair—gapparameters．Theresultsshowthattheair—gapincorecomerwillincreasewindinglosses．Incomparisonwithnon—uniformdistributedair-gap，uniformdistributedair—gapisfavorableforthereductionofwindinglosses．Thenumberofairgapsshouldbeselectedbetweenthreetofiv

5、etimesofgaplength，meanwhileifthelengthofmagneticcorebetweendistributedairgapsisgreaterthansixtimesofthegaplength，itisabletoreducewindinglosses．Keywords：highfrequency；inductance；air—gapcollocation；non—uniformdistributedair—gap；windinglossesO引言1电感磁通分析现代电力电子装置随着工作频率的提高，涡流引起的交流损高频电感只有一个绕组，磁芯窗口中磁场较

6、强，磁动势主要耗十分明显。磁性元件的损耗包括磁芯损耗和绕组损耗。前者降落在气隙上。如图1所示，高频电感的磁通可以分为以下三个与工作频率、磁芯材料与结构等参数有关，根本性的改善需对新部分：型磁性材料进行开发研究；后者可以通过改善绕制技术以及对磁(1)主磁通。主磁通在磁芯中构成流通回路，存储大部分能芯结构的合理设计来达到损耗减小的目的。量，不进入磁芯窗口，因此与绕组涡流损耗无关。作为能量存储元件，要求电感磁芯瞬间可以存储能量，一般(2)扩散磁通。气隙边缘的扩散磁通是由于气隙上下端面需要在磁芯中添加气隙，能量主要存储在气隙中。在高磁导率材的磁压降造成的，这部分磁通进入磁芯窗口，因此会对气

7、隙附近料磁芯中添加一个非磁气隙，可以改变磁性元件的磁化曲线，调的绕组产生涡流损耗J。整有效磁导率，还可以防止饱和。文献[3]75提出利用交错(3)旁路磁通。旁路磁通横穿磁芯窗口，磁力线切割绕组产气隙来减少旁路磁通，从而降低绕组损耗。文献[4]提出利用分生涡流损耗。布气隙来代替集中气隙。电感绕组的损耗受气隙设计好坏的选择相同尺寸的EE影响。型和EI型磁芯为分析对象本文采用AnsofiMaxwell_6软件构建电感模型，首先对引起进行有限元验证，两者磁电感绕组损耗的机理进