第5章电力电子技术中的磁问题.ppt
《第5章电力电子技术中的磁问题.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第5章电力电子技术中的磁问题.ppt(44页珍藏版)》请在第壹文秘上搜索。
1、1电力电子技术中的磁问题15.1 电磁学基本知识25.2 电力电子设备中磁元件的工作情况35.3 高频变压器的分析与计算45.4 高频滤波电感的分析与计算55.5 整流变压器的参数计算65.6 晶闸管变流设备中的电抗器参数计算第5章 电力电子技术中的磁问题2 电荷量为q,其运动速度为v,电荷受到的场作用力F。B的单位为特斯拉(T)qvFB 在物理学和工程技术上,为了形象地说明问题,经常用一些虚拟的曲线磁力线,磁力线的疏密表示磁场的强弱,在某一截面上,这些磁力线的数量叫做磁通其单位为韦伯(Wb)。SdSB如果所观察的截面中磁感应强度是均匀的,即B为常数,则有 BS 磁感应强度磁感应强度B磁通磁通
2、3衡量电流在某点引起的磁场强度的物理量叫做磁场强度H。如果在磁场中沿一个闭合回路l积分,闭合回路中包裹的导线数为N,每根导线中的电流强度为I,根据麦克斯韦方程,它们的关系为,H的单位为A/m。lNIHdl 最常见的研究对象是在一个截面处处均匀的磁路中绕有一定匝数的线圈,如右图,此时有 NIHl 磁场强度磁场强度H4磁感应强度和磁场强度的比值为磁导率HB 对于铁磁性材料,磁导率一般不是一个常数,随磁场强度的变化而变化,因此磁感应强度B也随磁场强度变化。磁导率磁导率5不同的材料其磁导率是不一样的,通常把真空中的磁导率叫做0,0=410-7H/m。对于其它材料,=0r,r称为相对磁导率,视材料不同r
3、的差别很大。如果r1称之为顺磁性顺磁性材料,如空气、铝等。有些材料的r特别大,如铁、镍和一些合金等,其数值为数百、数千甚至更大,将这类材料称为铁磁性铁磁性材料。6在一块未被磁化的铁磁性材料上加以磁场,其磁化曲线首先从原点向a点移动,磁感应强度B随磁场强度H的增大而增大,但是由于导磁率的非线性特点,两者并不呈线性关系,随H的增大,曲线的斜率越来越小,当到达a点,斜率很小,再增大H磁感应强度B变化不明显,称进入饱和状态。此点对应的磁感应强度为饱和磁感应强度BS;此点对应的磁场强度为饱和磁场强度HS。磁滞回线磁滞回线7 居里温度TC磁性材料的导磁率与温度有关。在常温下,多数磁性材料的导磁率随温度变化
4、不明显,但温度上升到一定程度,导磁率会迅速下降。这个温度称为该磁性材料的居里温度TC。出现这一现象的原因是当温度升高到一定程度时,铁磁性材料中的磁畴消失,铁磁性材料变成一般的顺磁性材料。如果磁性元件的温度达到了居里温度,其电感量会大大地下降,往往会使电流过大而造成设备的损坏。不同材料的居里温度也是不同的,如铁氧体450;坡莫合金(IJ85)为400;冷轧硅钢为740.8在整流变压器、推挽式变换器和桥式变换器的输出变压器等元件中,初级(激磁)绕组中的电流中没有直流成分。电流从负的最大值上升到正的最大值,然后又从正的最大值减小到负的最大值。由于电流正负最大值相等,磁路中的磁场强度也做周期性变化:从
5、-Hm逐渐增大到+Hm,又减小到-Hm。由于B与H的非线性关系,在H-B平面上,运动轨迹是一个闭合的回线。通过励磁绕组的电流是纯粹的交流电流通过励磁绕组的电流是纯粹的交流电流19这种情况多发生在单端变换器和晶闸管电路的触发脉冲变压器中。单向电力电子开关与变压器的初级绕组串联,电子开关接通时,绕组中的电流从0逐渐上升,达到最大值时开关关断,初级绕组中的电流随即消失,但磁场仍然存在,磁场强度H由其它绕组中的电流维持。然后H逐渐下降,最终到0。2激磁电流从激磁电流从0到最大值做单方向的周期变化到最大值做单方向的周期变化10电感的电流中有一个较大的直流分量,在其上面叠加着一定周期性的波动成分。电流从最
6、小值增大到最大值,又下降到最小值,完成一个工作周期。B-H的运动轨迹也是一个闭合曲线。可以看出,闭合曲线与横轴和纵轴都不相交,处于第一象限的右上部。激磁电流中包含着较大的直流成分激磁电流中包含着较大的直流成分311为了防止磁饱和,经常在磁芯的磁路中加入气隙。由于空气或气隙中的其他材料的导磁率要比铁芯材料小得多,所以整个磁路的等效(平均)导磁率比未加气隙时小。反映在B-H平面上,磁滞回线的斜率变得比原来小了。加入气隙前后材料的饱和磁感应强度BS是不变的,由于有气隙的磁路磁滞回线的斜率变小,对应BS的饱和磁场强度HS变大了。125.3 高频变压器的分析与计算高频变压高频变压器的分析器的分析与计算与
7、计算5.3.1 单端正激输出变压器的分析计算5.3.2 单端反激输出变压器的分析计算5.3.3 纯交流变压器的分析计算13电力电子开关S是单向的,与初级绕组Np串联;次级绕组Ns与整流二极管VD1相串联,将变换后的电能整流后输出给负载;Ni是消磁绕组,将S关断后磁路中储存的剩余电能回馈给电源。单端正激式电路的输出变压器的工作模式属于电流单方向变化的情况,B-H的运动轨迹在第一象限。单端正激变压器的结构单端正激变压器的结构14反映磁芯尺寸和形状一般由磁芯窗口面积W和磁芯截面积SC的乘积来确定,乘积WSC越大,说明磁芯体积越大。一般采用以下经验公式来计算WSC143.1)9.11(fBKPWSmO
8、C 式中Bm为磁感应强度变化量(T),对于铁氧体磁芯一般为0.15T;PO为输出功率(W);f为斩波器的工作频率(Hz)。系数K=KOKP。KO为窗口使用系数,反映窗口被绕组填充的情况,一般取0.35;KP为绕线系数,一般取0.43。计算出的WSC乘积的单位为cm4。确定磁芯大小确定磁芯大小1154maxmin10fBSDUNpmCi式中:Uimin电源电压最小值(V);Dmax最大占空比;f 工作频率(Hz);SC 磁芯截面积(cm2);Bm磁感应强度变化量(T)。计算初级绕组的匝数计算初级绕组的匝数216由于次级绕组NS与初级绕组NP为同一磁路,所以在电子开关闭合时,NS与NP的端电压符合
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第5章 电力电子技术中的磁问题 电力 电子技术 中的 问题