电抗器设计计算
计算建议:
1)频率10K不算很高,铁氧体一般用在100K以上场合用
2)boost工作在连续模式下,10K纹波电流含量不大,所以也没啥损耗
3) 铁氧体磁饱和密度低,所以体积会比较大
4)DVR为短时工况,所以损耗不会产生巨大影响
另一个选择就是铁粉芯,铁粉芯理论上是可以的,其原理是材料中加入了均压分布的气泡,但实际用发现抗饱和能力不行。所以我很担心目前50A APF的交流滤波电抗器,不过两者工作情况不一样,一个存在很大直流分量,一个纯交流,显然第一种情况更容易饱和。所以我目前得出结论就是铁粉芯更适合做交流滤波电抗器而不适合做储能电抗器。
这里我引入了储能电抗器的概念,就是该电抗器设计目的是实现储能,那boost电抗器当然就是储能电抗器了,电抗器能量W=0.5*L*I^2,由此可见能量大小主要由电流决定,但电抗器电流大了就容易饱和,所以为了增加电流只能开气隙,尤其像boost电抗这种带有直流偏置的,其工作在磁化特性曲线的上半部,对抗饱和能力要求更高。
还有一种选择是铁硅铝,这种材料抗饱和能力超强,不用开气隙,可惜磁导率太低,估计绕上1000圈也达不到要求。结果我们的选择就回到了最传统的材料硅钢片。
硅钢片唯一缺点就是高频损耗,尤其当boost工作在断续时,损耗会增加,但对于DVR这又算什么呢。最终刘渊正做了一个体积很小,电感值也很小的,开气隙的硅钢片电抗器。实验发现,其抗饱和能力可以满足要求,且boost工作在电流断续模式下,峰值要比连续高一些。
结论:看了老于推荐的那本书才恍然大悟,也找到了最佳方案,就是使用硅钢片开气隙,且把电抗值将下来,使boost电路工作在断续模式。开气隙保证了抗饱和能力,这样就不怕冲击电流了,吧电抗值降下来就可以少绕线,就减小了体积。此时断续唯一缺点就是损耗了,但工作3S,损耗也无所谓了。
需要的基础知识:
物理知识、电子知识、电流知识。
电抗器也叫电感器,一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场,所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小,所产生的磁场不强,因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式,称空心电抗器;有时为了让这只螺线管具有更大的电感,便在螺线管中插入铁心,称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗,比较科学的归类是感抗器(电感器)和容抗器(电容器)统称为电抗器,然而由于过去先有了电感器,并且被称为电抗器,所以现在人们所说的电容器就是容抗器,而电抗器专指电感器。
如果生产出来以后,那么有若干测试内容:
绕组电阻的测量
交流电流时主分接与上/下分接阻抗的测量
直流叠加交流电流时主分接阻抗的测量
总损耗的测量
交流电压时绕组与地之间绝缘电压的测试
交流电压施加于线匝间时绝缘电压的测试(可用脉冲电压耐受测试代替)
目检与尺寸检查、附件操作检查
温升测试
脉冲电压耐受测试
部分放电测量
声压水平测量
绝缘电阻测量
用脉冲发生器器进行匝间绝缘的测试
绕组与地间电容的测量
互电感的测量
品质系数 Q 的测量
剩余电感的测量
磁偶合的测量
用可控硅电桥产生的直流电流测量电感