הבנת מדדי השראה לממירים

אהבה עצמית כמפתח ליצירת ניסים בחיינו1 (יולי 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

הבנת מדדי השראה לממירים


רמה מומלצת

ביניים

הפגנה של עיצוב מסנן מסנן עבור הממירים להגביר, עיצוב של משרן מצמידים ממיר דו פלט קדימה, ואת העיצוב של שנאי flyback במצב הולכה רציפה.

מסנן המסנן במעגל הממיר מופעל באזור לולאה קטן BH בהשוואה לאזור רחב עבור שנאי קונבנציונאלי. השטח של לולאה BH הוא פרופורציונלי הנוכחי הכולל אדווה במשרן. הפסדי הליבה הם זניחים, על פי אזור לולאה BH קטין. מצד שני, הפסד נחושת תלוי זרם DC זורם דרך משרן. עקומת אותו חל גם במקרה של משרן מצמידים. עיצוב הוא מוגבל בעיקר על ידי אובדן נחושת ואת מצב הרוויה של המשרן מסנן.

איור 1. BH לולאה עבור אינדוקטור מסנן

איור 2. לולאה BH עבור שנאי קונבנציונאלי

עיצוב של אינדוקטור עבור ממיר Boost

תרשים המעגל של ממיר דחיפה עם צורת גל קשורה תחת CCM:

איור 3. מעגל של ממיר Boost

האילוצים הבסיסיים לתכנון המשרן הם: (א) לשמור על צפיפות השטף B מתחת לצפיפות השטף ברוויה B SAT (b) לשמור על טמפרטורת המשרן בתוך המגבלה. אנחנו גם רוצים אדווה הנוכחי המשרן להיות שווה לחלק of של זרם המשרן. (אדוות in Inductor משרתת)

אנחנו צריכים לדעת את הדרישות עבור מעגל ממיר זה על פי מפרטים נתון להלן:

V, S, O, F, P O

איפה,

V S = מתח כניסה

V = O מתח יציאה

f = תדר תפעולי ב kHz. (f = 1T)

P = עוצמת הספק בקילוואט

אנחנו יכולים לקבל את יחס החובה של ממיר דחיפה על ידי משוואה זו:

$$ D = \ frac {V_ {O} -V_ {S}} {V_ {O}} $$

זרם זרם הקליטה של ​​הממיר הוא זרם המשרן הניתן על ידי משוואה זו:

$$ I_ {L} = I_ {S} = \ frac {I_ {O}} {1-D} = \ frac {\ frac {P_ {O}} {V_ {O}}} {1-D} $ $

ראינו קודם לכן,

$$ I_ {min} = D \ frac {V_ {S}} {R-1-D} ^ 2} - \ frac {V_ {S}} {2L} DT = I_ {avg} -ΔI_ {L} $$

$ I_ {max} = D \ frac {V_ {S}} {R-1-D} ^ 2} + \ frac {V_ {S}} {2L} DT = I_ {avg} + ΔI_ {L} $$

כָּך,

$$ ΔI_ {L} = \ frac {V_ {S}} {2L} DT $$ (משוואה 1)

גַם,

$$ ΔI_ {L} = ∈ I_ {L} $$ (משוואה 2)

לפיכך, ערך ההשראות הנדרש ממשוואות 1 ו -2 ניתן על ידי

$$ L = \ frac {V_ {S} DT} {2∈I_ {L}} $$

ערך RMS של זרם המשרן במקרה של גל משולש ניתן על ידי הביטוי הבא:

(I_ {Lrms}) ^ 2 = (I_ {avg}) ^ 2+ \ frac {1} {12} (I_ {pp}) ^ 2 = (I_ {in}} ^ 2+ \ frac {1 } {12} (ΔI) ^ {2} $$

$$ \ RightRrow I_ {Lrms} = \ sqrt {(I_ {Ldc}) ^ 2+ \ frac {1} {12} (2ΔI_ {L}) ^ 2}} $$

RMS ערך של מתח על פני משרן ניתנת על ידי

$$ V_ {Lrms} = \ sqrt {{DV_ {S}} ^ 2+ (1-D) (V_ {O} -V_ {S}) ^ {2}} $$

איור 4. זרם אספקה, זרם דיודה, אינדוקטור זרם והנדס מתח בהתאמה (Boost ממיר)

אם תדר הממיר אינו פחות מהתדר הנראה המתקבל מהביטויים הבאים, זהו תדר במקרה הגרוע ביותר.

$$ f_ {לכאורה} = \ frac {V_ {Lrms}} {2πL} $$ תקף עבור טווח התדרים הנמוכים בהפסדים נמוכים של זרם חשמלי נמוך ו- d <1.6 δ. שקול את גורם המילוי F C לפי סוג המנצח (חוט עגול או חוט ליץ). עכשיו, יש לנו את כל הפרמטרים קלט בעיצוב המשרן. אנו יכולים לקבוע את פרמטרי הליבה A C, A W, ואני מתכוון באמצעות משוואות האילוץ להלן.

$$ NI_ {m} ≈B_ {m} A_ {C '} R_ {g} = \ frac {B_ {m} A_ {C'} l_ {g}} {μ_ {O}} $$ $$

$$ R_ {w} = \ frac {ρl_ {wr}} {A_ {C}} = \ frac {ρ N l_ {כלומר}} {A_ {C}} $$

$ L = \ frac {N ^ {2}} {R_ {g}} = \ frac {μ_ {O {A} {C '} N ^ {2}} {l_ {g}} $$

$$ F_ {C} A_ {W} \ בערך NA_ {C} $$

לאחר מכן אנו מקבלים את נפח הסופי הנדרש של הליבה. עכשיו אנחנו יכולים גם להכפיל את נפח עם צפיפות הספק המקביל של החומר בתדר מסוים למדוד את הליבה הפסד. צפיפות הספק נמדדת על ידי המזימה בין צפיפות הספק בתדר מסוים לבין השינוי בצפיפות השטף המגנטי שניתן על ידי היצרן. שינוי צפיפות השטף ניתן על ידי:

$$ ΔB = \ frac {V_ {L}} {N_ {1} A_ {C '}} (DT) $$

אנחנו יכולים להזניח את הליבה הפסד אם היא פחותה יחסית את אובדן הנחושת, ולהשתמש בחומר שבו יש אובדן הליבה גבוה יותר צפיפות השטף גבוהה הרוויה. זה מוביל ליצרן קטן הליבה גודל.

עיצוב של אינדוקטור מצומד עבור ממיר פלט דו-שלבי

מצמדים מצמידים יש פיתולים מרובים הפצע על הליבה אותו עבור ערך גבוה של השראות במצב הנוכחי הנוכחי בעוד ערך נמוך של השראות עבור מצב זרם דיפרנציאלי. לסלילים מצמידים יש נזילות דליפה נמוכה יותר והפסדים נוכחי של זרם חילופין. שקול משרן מצמידים כפי שמוצג באיור שלהלן:

איור 5. מצמד צמוד

מספר הפניות של L 1 ו- L 2 חייב להיות זהה כדי לשמור על מצב האיזון של וולט. השדה מגנטיזציה מיוצר על ידי סכום של זרמים כלומר i 1 + i 2 אשר זורם דרך הליבה. שדה דליפה מופק על ידי ההבדל של הזרמים כלומר i 1- i 2 אשר זורם דרך האוויר. דיאגרמת המעגל עבור ממיר הפלט קדימה של שתי יציאות באמצעות המשרן המצמד מובאת להלן.

איור 6. מעגל עבור ממיר שני פלט קדימה

מצב שכיח זרם,

$$ i_ {c} = \ frac {i_ {1} + i_ {2}} {2} $$

מצב דיפרנציאלי זרם,

$$ i_ {d} = \ frac {i_ {1} -i_ {2}} {2} $$

זרמים אלה גם לתרום את ההפסדים הנוכחי אדי.

מצב משותף השראות,

$$ L_ {c} = \ frac {{N} ^ 2} {R_ {m}} = P_ {m} {N} ^ 2 $$

מצב דיפרנציאלי השראות,

$$ L_ {d} = \ frac {{N} ^ 2} {R_ {O}} = P_ {O} {N} ^ 2 $$

כאן, Pis את החדירות שמספקת ליצרן ו- R היא רתיעה. עבור הנוכחי מצב משותף, משרנים מצמידים לפעול כמו שני משרנים L 1 ו - L 2 במקביל. עבור מצב דיפרנציאלי, משרנים מצמידים לפעול כמו שנאי. יש מרכיב DC ניכר הזרם הנוכחי דרך L 1 ו - L 2 אשר גורם למגנט נטו של הליבה.

$ H (t) = \ frac {N_ {1} i_ {1} (t) + N_ {2} i_ {2} (t)} {l_ {C}} \ frac {R_ {m}} {R_ {m} + R_ {O}} $$

נוהל עיצוב דומה עם משרעת מסנן יחיד מתפתל משמש.

עיצוב של שנאי Flyback ב CCM

השנאי flyback פועל כמשרן, לאחר שתי פיתולים שבו רק אחד שלה פיתולים נושאת הנוכחי בזמן מסוים. השנאי flyback מאחסן את האנרגיה ומשחרר אותו מאוחר יותר, אשר דורש פער אוויר. כמו גם את windings לשאת את הזרם לחילופין גם עם מתמיד ampere- מסתובב, גבוה הפסדים מתפתל AC קשורים עם ממיר flyback ללא קשר למצב ההפעלה שלה. הפסד הליבה תלוי בזרם המגנטיזציה הנוכחי עבור השנאי והוא בדרך כלל משמעותי במקרה של מצב הולכה רציפה.

ב CCM, יחס ההמרה של הממיר הוא:

$$ \ frac {V_ {O}} {V_ {S}} = \ frac {D} {1-D}. $$

עבור מחזור החובה הרצוי ומתח ההיצע הנומינלי, יחס ההסתברות הצפוי בתחילה ניתן על ידי:

$ n = \ frac {v_ {s}} {{v_ {o}} '} \ frac {D} {1-D} = \ frac {N_ {1}} {N_ {2}} $$

כאשר v o 'הוא סכום המתח על פני העומס, המתג, המיישר ואובדן הנחושת המופנים לצד המשני. אנחנו אפילו צריכים לראות את יחס החובה של הנוכחי במקרה הגרוע ביותר של DC ו AC רכיבים. יחס מחזור פונה ניתן לשנות אולי כדי לייעל את העיצוב. אנו יכולים לבחור את החומר הספציפי בהתאם למפרטים המתאימים בעזרת גיליון הנתונים.

איור 7. מעגל עבור ממיר Flyback

הפסד הליבה הוא זניח וצפיפות השטף מוגבלת על ידי הרוויה של הליבה. השדה נטו בליבה הוא סכום הזרם המגנטי והשדה הדליפה. השדה מגנטיזציה משמש לאחסון של אנרגיה ובעצם פועל כמשרן בעוד שדה דליפה מבצע כמו שנאי.

$$ B_ {n} (t) = B_ {m} (t) + B_ {l} (t) $$

שינוי בצפיפות השטף המגנטי ניתן להשיג על ידי $$ ΔB_ {m} = \ frac {B_ {m} ΔI_ {m}} {I_ {sc}} $$

הנה, אני sc הוא מעגל קצר הנוכחי המייצר את צפיפות השטף המרבי.

מספר הפניות בצד המשני ניתן על ידי

$$ N_ {s} = \ frac {LΔI_ {m}} {ΔB_ {m} A_ {c}} $$

לפיכך, ניתן להתאים את הפניות המתאימות למשנית. בחר את צורת הליבה ואת הסוג שלה באמצעות המדריך שסופק על ידי היצרן. בהתבסס על זה, אנחנו צריכים לחשב את ההתנגדות תרמית, גודל מנצח, אורך פער האוויר, הפסד מתפתל, DC ו הפסדים AC כתוצאה מכך.

איור 8. צורות גל של מתח כניסה, מתח יציאה, זרם מגנטיזציה, וזרם דיודה עבור ממיר Flyback