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亚博网页版登陆-开关电源中功率因数校正如何选用电感材料

发布者:亚博网页版登陆 - 网站登陆界面发布时间:2021-05-01浏览者:25759

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亚博网页版登陆 - 网站登陆界面:1章节  开关电源(软电源方式)如今早已实用化、商品化,其引人注目的优点效率高,体积小,轻巧已被人们接纳。但是负面效应绝不可忽视,由于不高效率整流方式网侧输出电流为非正弦周期电流,AC/DC变换器在投放运营时,将向电网流经大量的古志谐波,因此网侧的功率因数不低,仅有0.6左右,并对电网和其它电气设备导致相当严重谐波污染与阻碍。在三相四线制供电方式中,由于多次谐波分量变换,使中线电流减小,这是一个很棘手的问题。而如今计算机电源、UPS、程控交换机电源、电焊机电源、电子镇流器等早就高频电源化,其对电网的污染已超过必需管理的程度,因此功率因数校正技术正在沦为热点,并将沦为商家转入市场的关键。

  从电工学原理谈,功率因数PF是指交流输出军功功率P与视在功率S的比值。  PF=P/S=UI1cos/UI2=DFcos(1)  式中:I1基波电流有效值;  I2电网电流有效值;  U电网电压有效值;  基波电流、电压的相位差;  DF(distortionfactor)为电流杂讯因子。

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  要使PF1,必需对输出电流相当严重非正弦情况采取相应的措施,使DF1,同时还必需使基波电流与电压相位差0,才能使PF1,所以功率因数校正实质上是对输出电流整形使其尽量正弦化,同时提高电源系统的输入阻抗,使之尽可能呈圆形电阻性,使基波电流与电压同振幅。这就是功率因数校正的基本思路。  开关电源的功率因数校正器(PFC)可分成两类,一类为有源PFC,由电感电容及电子元器件构成;另一类为无源PFC,一般使用电感补偿方法使交流输出的基波电流与电压之间相位差增大来提升功率因数。在校正电路中有源PFC较多使用高频降压电路功率因数电源调节器,一般来说使用Boost电路,基本电路拓朴闻图1。

  图1降压型Boost电路  图中Li为储能电感,看上去并不简单的电路,但是如何需要合理自由选择元件及涉及元件的材料是关键所在,本文将就PFC技术中的电感元件及材料积极开展辩论。  2无源PFC中的电感材料自由选择  无源PFC是一个由电感、电容构成的低通滤波器,如图2右图是一种低通滤波器的电路原理图,其中L1是共模电感,L2,L3是差模电感。

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  共模电感是几乎平面、线圈匝数完全相同的两个电感线圈,绕行在同一个铁心上,电流同方向流经两组线圈后,根据右手螺旋法则,在电感铁心内产生两个方向忽略的磁场,由于流经电流大小,线圈匝数完全相同,磁场强度高低非常,因而几乎抵销,不不存在磁饱和状态问题,主要是要考虑到电感铁心材料的初始磁导率o,对于这类材料的o越高就越好,一般来说有低o系列的铁氧体磁心,o=4103,6103,8103,1104等类型,铁基超微晶材料o5104,坡莫合金系列如1J79,1J851系列,o5104。在自由选择金属磁性材料时必需留意频响问题(闻图3)1J79或1J851系列的磁心o随频率下降而上升的幅度比较小,就越厚的材料,o随频率上升的幅度较为小,设计时应留意这一点。  图2低通滤波器电路原理图  差模电感主要要解决问题磁饱和状态问题,在实际用于过程中,广大电路工作者早已逐步认识到了磁粉心的优越性,用于铁心特气隙的作法(铁氧体磁心特气隙,非晶磁心特气隙,硅钢磁心特气隙)已越来越少。现在用作滤波器中差模电感铁心大多为有效地磁导率为60~75的磁粉心,B500=1.34T,即在39788.5A/m(即500Oe)的磁场强度下,磁感应强度约1.34T。

  图3磁芯u0随频率f的变化关系  图4是有效地磁导率为75的铁粉心的静态磁滞回线,和铁氧体材料比起,有高的Bs值,容易饱和状态,因此体积最少可增大一半,使用廉价的铁粉不作原料,并且不必须开口,没噪声,成本可大大降低,价格可以和铁氧体相提并论,以 27 1411的规格为事例,它可以忍受400安匝而不饱和,优点引人注目。  图4e=75铁粉所学B-H曲线  但是有一点厘清的是,可选择作为滤波器的差模电感的磁粉心某种程度是e=75铁粉心一种,图5是铁粉心系列e=75,e=55,e=35磁导率随频率变化的曲线,可见它们磁导率随频率下降而上升的趋势有所不同。图6是MICROMETARS公司-8(e=35)和上海钢研仪器合金器材研究所SF-33(e=37.5)铁粉心材料的插入损耗曲线,可见吸取峰经常出现在有所不同的频率范围内,因此除了考虑到电感量大小,磁饱和状态问题,价格等因素外,还应当考虑到诱导噪声的频率范围,来自由选择有所不同型号的铁粉心。。

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