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1、第17卷第3期电力系统及其自动化学报Vol.17No.32005年6月ProceedingsoftheCSU-EPSAJun.2005¹磁集成技术及其在电力电子中的应用乔蕾,刘永强(华南理工大学电力学院,广州510640)摘要:功率磁性元件广泛用于电力电子装置中,它担负着磁能的传递、储存以及滤波和电气隔离等功能,采用磁集成技术可以有效地减小磁性元件的体积和损耗,提高功率密度和工作效率,改善输出纹波。本文综述了磁集成的概念、分析方法及其在电力电子中的应用。关键词:磁集成;电力电子;变换器;应用中图分类号:TM41文献标识码:A文章编号:1003-8930(2005)03-0035-0
2、7IntegratedMagneticTechnologyanditsApplicationinPowerElectronicQIAOLei,LIUYong-qiang(CollegeofElectricPower,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Powermagneticcomponentsarewidelyusedinpowerelectronicdevices,servingfortransferandmemoryofmagneticenergy,filteringandelect
3、ricalisolation.Theparametersofmagneticcomponentsinf-luencetheperformanceofcircuitgreatly.Adoptionofintegratedmagnetictechnologycanreducevolumeandcostofthecomponents,enhancepowerdensityandefficiency,andimproveoutputripple.Thispaperprovidesanoverviewofthenotionandanalysismethodofintegratedmagnet
4、icanditsapplicationinpowerelectronics.Keywords:integratedmagnetic;powerelectronic;converter;application耗,提高磁件性能,人们研究了磁集成技术,并将其1前言应用于电力电子磁性器件的设计中。功率磁性元件是所有电力电子装置中必不可2磁集成技术少的关键器件。它担负着磁能的传递、储存以及滤波和电气隔离等功能,其体积和重量一般占到整个2.1磁集成技术的发展现状[1,2]电路的20%至30%,损耗约占总损耗的30%。同自从Cuk第一次提出了磁件集成化的思时,磁性元件的各参数对电路的性能影响很大
5、,如想后,磁集成的概念不断扩展,这一技术发展很[3]变压器漏感对电压尖峰的影响,变压器原、副边绕快,已成为电力电子行业发展的一个趋势。近几组的耦合电容对隔离性能的影响。因此,磁性器件年,随着电力电子技术高频磁技术的不断发展,磁的研究对于减小电力电子装置的体积和重量、提高集成技术已经发展成为电力电子技术的一个分支,电压调制性能有十分重要的意义。国外很多研究人员致力于这方面的研究,但国内的近年来,随着开关器件和软开关技术的发展,研究和应用还处于起步阶段。人们通常采用提高工作频率的办法实现开关电源2.2磁集成技术的定义和特点[4,5]的小型化,但是受到磁性器件特性的限制,高频化集成磁件实
6、际上包含两方面含义:一是将的方法有一定局限性。因为提高工作频率,会使磁多个磁性元件集成在一个磁芯结构上,充分利用各性器件的磁芯损耗显著增加,所以在高频工作时磁个磁件在具体电路拓扑中的电压、电流关系以及磁性器件的磁芯一般要降额使用,磁芯的工作磁密远路拓扑中的磁通、磁势关系,实现多个磁件的集成,小于其饱和磁密,限制了磁性器件体积的进一步减以减小体积,提高开关电源的功率密度、降低损耗、小。为了能进一步减小磁性器件的体积、重量和损改善输出滤波效果(例如将两个或多个电感器绕制¹收稿日期:2004-11-17;修回日期:2005-03-18电力系统及其自动化学报2005年第3期在一个磁芯上);
7、二是将磁性元件与线路板结合(例偶变换法和磁导-电容类比法。如直接将磁件的绕组制造在线路板上,采用厚膜技3.2.1磁路-电路对偶变换法[4]术将磁芯和绕组制造在硅片上等)。本文主要讨论磁路-电路对偶变换法是根据磁件的磁路第一类问题。模型,通过对偶变换等方法导出磁件的电路模型。在电力电子中,磁集成技术主要应用于开关电步骤如下:¹根据磁路欧姆定律,得到磁件的源和UPS逆变器中,有以下优点:(1)减少开关电等效电路;º运用对偶原理,得到等效电路的对偶源中器件的数量;(2)使集
