平面型VRM消除直流偏磁集成磁件研究

为消除四相电压调整模块(VRM)的直流偏磁和提高其动态响应速度,提出利用"场"、"路"结合的方法,在此基础上阐述了集成磁件消除直流偏磁的原理并且部分集成磁件设计了薄膜化。电路仿真和电磁场有限元仿真分析验证表明,集成磁件的直流偏磁得以消除,交错变换器的动态响应得到了改善。     

交错变换器中无直流偏磁阵列式集成磁件研究

在开关电源中存储和传递直流功率,会在磁件铁心中产生较大的直流偏磁,限制了磁件铁心利用率和电源性能的提高。依据消除直流偏磁的思想,提出了一种应用于双通道交错并联型Buck变换器的可以改变漏感的阵列式集成磁件,分析了集成磁件消除直流偏磁的原理,给出了两种改变漏感的方法,通过电磁场仿真表明,集成磁件在磁路不存在气隙的结构下消除了直流偏磁。     

交错并联DC/DC变换器中集成磁件无直流偏磁控制策略研究

在开关电源中存储和传递直流功率,会在磁件铁心中产生较大的直流偏磁,限制了磁件铁心利用率和电源性能的提高。本文依据消除直流偏磁的思想,提出了利用移相控制策略消除直流偏磁的控制理论,并把该控制策略应用于双通道交错并联型Buck变换器的耦合电感,提出了两种控制方式,并分析了变换器的在两种控制方式下的工作过程,通过仿真和实验表明,集成磁件在磁路不存在气隙的结构下消除了直流偏磁,验证了该控制策略的实用性。     

四相VRM中无直流偏磁集成磁件

以消除直流偏磁和提高变换器输出性能为目的,提出了应用于四相电压调整模块的立体式集成磁件结构。利用"场"、"路"结合的方法分析了集成磁件消除直流偏磁的原理;推导得到集成磁件等效电路;并给出集成磁件的电磁设计方法。最后通过Saber仿真、3D Maxwell仿真和样机实验,验证了所提耦合磁件结构的可行性及交错并联变换器具有较好的输出性能。     

可削减直流偏磁集成磁件在DC/DC变换器中的应用

在开关电源中存储和传递直流功率，会在磁件铁心中产生较大的直流偏磁，限制了磁件铁心利用率和电源性能的提高。该文依据削减和消除直流偏磁的思想，提出一种用于两通道交错并联型Buck变换器的可削减直流偏磁的集成磁件结构，建立了集成磁件的等效磁路和电路模型，分析了集成磁件的交、直流磁通分布及其对变换器动态响应速度、稳态电流纹波和输出电流波形的影响，给出了集成磁件的设计公式，完成了采用这种集成磁件的两通道交错并联型Buck变换器原理样机设计，通过理论分析和实验证明该文提出的可削减直流偏磁的集成磁件结构与现有结构相比具有诸多优点。     

平面VRM新型阵列结构高频磁集成研究

高频磁集成电压调理模块(VRM)的集成电感直接影响其稳态特征、效率和输出特性。以改善变换器高频特性、消除直流偏磁和对称化为研究目标,提出一种基于单元耦合磁芯及其柔性组合概念的新型矩阵式对称化高频集成电感。通过逆向推演拓扑复用原理,等效切割传统耦合电感磁芯及绕组,采用物理磁场和电气场、路相结合并融合磁路-电路等效对偶变换模型的多尺度分析方法,探究集成磁件可消除直流偏磁、可自由调节耦合度、可任意拓展集成相数的机理,推导出集成磁件高频对称化设计准则。最后设计两相和四相样机进行实验,证明该矩阵结构集成电感理论分析的正确性和应用于高频VRM的输出特性优势。     

无气隙可改变耦合度阵列式集成磁件在交错并联变换器中的应用

交错并联变换器动态和稳态特性与集成磁件的耦合系数大小有关.本文提出一种耦合度可改变的阵列式集成磁件,分析了在消除气隙的情况下可改变耦合电感耦合度的原理,给出了耦合度计算公式及集成磁件设计公式.利用有限元分析软件分析比较了阵列式集成磁件与传统磁心开气隙集成磁件的电感量、绕组损耗和磁心热损耗,结果表明阵列式集成磁件与传统磁心开气隙集成磁件相比具有诸多优点.样机实验表明,交错并联变换器动静态响应较好.     

正激功率变换器的磁集成

正激功率变换器广泛应用于中小功率电源变换场合.磁集成技术有助于降低磁元件绕组电流纹波及器件开关损耗,提高电源效率.通过对磁芯内部磁通有效合成,可减小交流磁通和直流偏磁,降低磁元件体积和重量.这里比较了正激功率变换器中分立磁件、解耦集成磁件和耦合集成磁件,分析各自输出纹波电流与磁路磁阻的关系,建立了100W原理样机,得出...     

500kV单相变压器直流偏磁下损耗及绕组热点温度的计算分析

为了分析直流偏磁对电力变压器顶层油温度和绕组热点温度的影响,本文提出了基于场路耦合模型和热路模型的直流偏磁下顶层油温度和绕组热点温度的计算方法.利用该方法计算分析了某500 kV单相自耦变压器在直流偏磁下的损耗、顶层油温度和绕组热点温度等的变化规律.直流偏磁后,变压器绕组损耗略有下降,铁心、夹件等钢结构件的损耗随直流偏磁电流的增大而增大.由于地磁感应电流(GIC)波形的短时脉冲特性,GIC作用下的变压器顶层油温升和绕组热点温升均低于相同直流偏磁电流下的稳态温升.本文的研究方法和结论对变压器耐受直流偏磁能力的研究具有一定的参考价值.     

应用于四相电压调整模块的阵列式集成磁件

为了提高电压调整模块(VRM)的输出动态响应速度并降低其稳态电流纹波,利用多副磁心组合的方法,提出了一种应用于四相VRM的阵列式集成磁件。在不考虑漏磁通影响的情况下,分析了阵列式集成磁件参数对VRM性能的影响,建立了阵列式集成磁件的等效电路模型,并对磁件的平面化结构进行了电磁场有限元分析;在考虑漏磁通影响的情况下,对等效电路进行了修正;在稳态等效电感和动态等效电感相同的条件下,对阵列式集成磁件和分立磁件的等效电路进行了比较,并进行了电路仿真、实验。仿真结果验证了理论分析的正确性,实验结果表明使用阵列式集成磁件的四相VRM动态效果较好。     

分立磁件集成判据及集成磁件设计

在比对集成磁件和分立磁件设计流程的基础上,提出了一套判定2个或者3个以上分立磁件可否集成的判据,对在集成磁件设计当中出现的磁通相互抵消现象,采用几何方法给出了直观的解释和合理的解决方案。分析了集成磁件复现分立磁件电流波形的可能性及条件。对于集成磁件引起的电路拓扑出现电流环路问题进行了深入讨论。在这套理论的基础上,提出采用绕组遍历法设计集成磁件的计算机方法。通过对采用倍流整流的半桥拓扑中3个分立磁件的集成设计,验证该设计方法直观、有效。     

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.     

关于分立磁件集成判据的研究

磁路集成技术已在电力电子装置中取得了广泛的应用.提出了一种新的系统化集成磁件设计方法.此外,还提出了一种对于3个以上磁件可否集成的评判标准.最后通过对不对称半桥加倍流整流电路中3个分立磁件进行集成设计,验证了该方法简单、易行.     

一种新型的单开关、输出电流纹波接近零的高功率因数AC-DC变换器

本文提出一种新型的高功率因数AC-DC变换器。该变换器在不需要消磁回路和输出滤波电感的情况下实现电隔离和输出电流纹波接近零的工作状态；其无源箝位电路能有效地减少开关管上的电压应力，并能吸收回放变压器漏感上的能量；此外，该电路具有很高的功率因数。文章先给出电路拓扑，然后介绍电路的工作原理，最后给出仿真和实验结果。     

平面集成滤波器LC单元的阻抗特性

集成LC结构利用电感箔式绕组层间分布电容实现了电感与电容的集成,是构成平面磁集成EMI滤波器的基本单元,建立该单元的高频模型为准确评估EMI滤波器的高频特性具有重要意义。本文讨论了传输线结构在电路中两种不同连接方式下电场和磁场的分布情况,分析了其等效电路。基于广义传输线理论建立了集成LC线圈的高频模型,将其看作一个二端口网络,利用模量转换法推导了阻抗矩阵。计算了模型中单位长度的电磁参数,最后分别将集成LC线圈连接成串联谐振和并联谐振结构,在有磁芯和无磁芯两种情况下测量出其阻抗特性,与计算值进行了比较,验证了模型的准确性。     

基于磁集成结构双向DC/DC变换器的飞轮储能系统

针对微网中直流电源的不稳定性问题,提出一种新型基于磁集成结构双向DC/DC变换器的飞轮储能系统(FESS)。该系统中变换器利用磁集成技术将3个磁性元件(隔离变压器前、后谐振电感、变压器)集成到一个磁芯中。FESS除了能供给微网缺额电能,还能稳定直流母线电压,改善电能质量,可靠性更高。最后制作了一台10 kW,460~560 V输入、320 V输出的双向DC/DC变换器样机。实验分析表明该方案具有元件少、占地空间小等优点,还可有效降低电流纹波,且适用于大功率场合。     

耦合电感三电平双降压式逆变器

双降压式逆变器是一种可靠性和转换效率均较高的新型逆变器,针对其直流电压利用率低、桥臂输出仍为双极性PWM调制波的缺陷,提出了一种新型三电平双降压式逆变器,充分利用双降压式逆变器的半周工作模式,使桥臂输出改进为三电平PWM调制波,并降低了功率器件的电压应力。但在电感电流断续区可能出现高的器件电压尖峰,通过将两电感耦合,可对桥臂电压进行钳位消除电压尖峰,同时也减小了磁件本身的大小。耦合电感三电平双降压式逆变器在减小体积重量的同时保持了高效率、高可靠性。试验结果验证了以上分析的正确性。     

薄膜磁件的研究进展与应用

介绍了薄膜变压器、薄膜电感器及集成化薄膜磁性件的结构、材料、性能及应用.     

新型磁集成倍流整流电路的分析与设计

比较了几种磁集成倍流整流电路（IM-CDR）的优缺点,以有源箝位正反激变换器为例分析了新型IM-CDR的工作模态。并给出该集成方式的设计步骤。在完成48V输入,5V/100W输出有源箝位正反激变换器的样机基础上,测试了输出电流纹波。     

基于软开关与磁集成技术的Cuk变换器

介绍了一种新型Cuk变换器,它同时应用了软开关与磁集成技术,实现输入、输出电感的电流零纹波,主开关管零电压开通,从而大大减少了高频开关电源的损耗和噪声,提高系统的整体效率和功率密度。描述了该变换器的拓扑结构、工作原理、参数设计方法,并对该变换器进行仿真,仿真结果证明了理论分析的正确性。