鐵心電感器的優(yōu)化設(shè)計及其可視算法研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，目前磁性元器件集成化、小型化、貼片式的發(fā)展日益明顯，如何對磁性元器件進行有效優(yōu)化成為電力電子技術(shù)中的一大難點。本文主要從磁性材料的本質(zhì)出發(fā)對鐵心電感器進行可視化研究。
　　因為在電力電子設(shè)備中磁性元件占據(jù)著絕大部分的空間，要實現(xiàn)電源產(chǎn)品的小型化，關(guān)鍵是要減小磁性元件的體積。本文從提高磁性材料的脈沖磁導(dǎo)率出發(fā)，通過開一合適的氣隙使磁性材料的脈沖磁導(dǎo)率達到最大，從而達到減小電感器體積的目的。
　　首先介紹了基本的

2、電磁理論基礎(chǔ)，利用Ansoft Maxwell軟件對電感模型進行電磁分析，得出鐵心中的磁通分布。
　　研究了磁性材料各磁性能參數(shù)之間的關(guān)系，推導(dǎo)出脈沖磁導(dǎo)率關(guān)于剩余磁通密度、矯頑磁力、氣隙長度等的數(shù)學表達式。通過對脈沖磁導(dǎo)率表達式關(guān)于氣隙長度求偏導(dǎo)，令該偏導(dǎo)式等于零，解出氣隙長度的表達式，此氣隙即為最佳氣隙，在此氣隙下磁性材料的脈沖磁導(dǎo)率達到最大。結(jié)合五維可視化算法可將脈沖磁導(dǎo)率與氣隙長度的關(guān)系展現(xiàn)出來，可清楚的看出脈沖磁導(dǎo)率隨著

3、氣隙長度的增大有一個先增大后減小的過程。
　　在最佳氣隙的基礎(chǔ)上，以減少電感器體積為目的，研究了一種鐵心電感器的優(yōu)化設(shè)計方法。利用四維可視化技術(shù)分別得出電感量與電感器體積的優(yōu)化區(qū)域，并將這兩區(qū)域進行相交，從相交區(qū)域中選出在電感量相同的情況下體積最小的優(yōu)化區(qū)域，并將此區(qū)域剖解開，即可得到電感器的線圈匝數(shù)、磁路長度和鐵心有效截面積等參數(shù)，以此繞制實際電感器。實驗結(jié)果表明：本文設(shè)計的電感器與實際繞制的電感器在電感量方面誤差為1％、體積誤