高频谐振变换器用电感调谐装置的设计和分析

 2022-05-26 09:05

论文总字数:1707字

软件验收内容

方案1:

制作的3D模型如图1。

图1 可调电感的3D模型

在图3.3中,灰色区域为铁氧体磁芯。材料设置为TDK公司的PC40-60deg。两块磁芯中间的深蓝色区域为设定材料为塑料,用塑料填满气隙,是为了实验中在不影响磁阻的前提下,更易固定气隙的宽度,降低可调电感的参数波动。每个气隙宽1.6mm,共计长3.2mm。紫色半透明的区域为直流绕组,材料设定为导体铜。

在conditions中设置各个绕组的电流和匝数。电感线圈的的匝数为26匝,电流类型设置为正弦波,峰值为12A,频率为100kHz。两个直流绕组的匝数均为200匝,电流类型设置为常数,其值将根据电感的目标值来改变此参数。三个绕组的电流方向如图2所示。

(a) (b) (c)

图2 三个绕组的电流方向

不同直流控制电流下的磁芯内磁通密度分布正面图如图3、4和5所示。分别对应的直流控制电流为0A、1.5A和3A。

图3 磁通分布正面图(i DC=0A,imain=0A)

图4 磁通分布正面图(i DC=1.5A,imain=0A)

图5 磁通分布正面图(i DC=3A,imain=0A)

下面分析主绕组电流对电感调控精度的影响。图6和7分别展示了当主绕组为正方向12A,控制电流为0A和3A时,磁芯内磁通密度分布的正面图。

图6-1 磁通分布正面图(i DC=0A,imain=12A)

图6-2 磁力线分布正面图(i DC=0A,imain=12A)

图7 磁通分布正面图(i DC=3A,imain=12A)

图8和9展示了当主绕组为反方向12A,控制电流为0A和3A时,磁芯磁通密度分布的正面图。

图8 磁通分布正面图(i DC=0A,imain=-12A)

图9 磁通分布正面图(i DC=3A,imain=-12A)

方案2

方案2的3D模型如图10。与方案1的不同之处在于将一侧的气隙改变为对应体积参数的永磁体和0.01mm的气隙。

图10可调电感的3D模型

图10中,灰色区域为铁氧体磁芯。上侧的深蓝色区域为塑料,宽1.6mm。下侧的深蓝色区域为永磁体,规格为25.4*12.7*1.59mm。永磁体材料设定为TDK公司的NEOREC42SH。永磁体宽度略小于气隙,所以注意留有0.01mm的气隙。因永磁体规格略小于气隙,在图10中较难辨认。紫色半透明区域为直流绕组,红色半透明区域为交流主绕组,也就是电感绕组。除永磁体处有差异外,方案2模型的materials和conditions设置与方案1的相同。

当直流绕组和交流绕组电流均为0,仅靠永磁体为磁芯叠加磁动势时,磁芯的磁通密度分布正面图如图11所示:

图11 磁通分布正面图(i DC=0A,imain=0A)

下面将仿真验证直流绕组磁动势的双向调整方案。

图12和图13展示了当直流控制电流值为1A和-1A时,得到的磁芯正面磁通密度分布。

图12 磁通分布正面图(i DC=1A,imain=0A)

图13 磁通分布正面图(i DC=-1A,imain=0A)

下面观察主绕组电流对电感控制精度的影响。图14、15和16展示了当主绕组为正方向12A,控制电流为0A、1A和-1A时,磁芯磁通密度分布的正面图。

图14 磁通分布正面图(i DC=0A,imain=12A)

图15 磁通分布正面图(i DC=1A,imain=12A)

图16 磁通分布正面图(i DC=-1A,imain=12A)

图17、18和19展示了当主绕组电流为反方向12A,控制电流为0A、1A和-1A时,磁芯磁通密度分布的正面图。

图17 磁通分布正面图(i DC=0A,imain=-12A)

图18 磁通分布正面图(i DC=1A,imain=-12A)

图19 磁通分布正面图(i DC=-1A,imain=-12A)

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