實現電流零紋波的耦合電感計算
LeP→∞,LeS=L2其效果是使原邊紋波電流為零,副邊紋波不變。
這可以解釋為:零紋波的取得只是把互相耦合的兩個線圈中的紋波都推向(或集中在)一個線圈中,余下的一個線圈流過的電流為直流電流。
2.2 從磁路理論說明紋波降低的原理[2][3]
兩電感的繞制情況如圖2。
兩個耦合電感的等效磁路模型與變壓器的漏感模型(圖3)是相同的,繞組1的耦合系數可定義為
k1=(9)
式中:φm和φl1如圖2所示。
圖2 電感UI繞線結構
因為v=Ndφ/dt,上式也可寫成
k1=(10)
根據等式Nφ=Li可得
k1= (11)
因此k1可看成是圖3所示模型中電感電壓的分壓系數。圖中理想變壓器原邊電壓vip與輸入電壓有相同的形狀,只是幅值減少了k1倍。選擇變壓器變比N1/N2使變壓器副邊電壓等于原邊輸入電壓v,相同的電壓同時加在電感Ll2兩端,所以Ll2上的電流紋波將為零(di/dt=vLl2/Ll2=0)。因此,電感Ll2上電流零紋波的條件為
k1=N1/N2 (12)
圖3 耦合電感的等效電路模型
這個條件可以這樣理解,兩繞組的匝比必須完全補償初級繞組的漏磁通,從而使原邊繞組在副邊感應出的電壓等于原邊給定電壓。
2.3 利用等效磁阻模型推導耦合電感的計算公式
圖4為耦合電感的UI繞線結構圖及其T型磁阻等效模型。因為,其中一個繞組中通有直流電流,為了防止磁芯飽和,圖中磁芯需加氣隙。且從后面的分析可知,繞在同一磁芯上的兩個電感繞組就是通過調整氣隙大小才能實現零紋波的。
圖4(b)中,Rx1、Rx2分別為兩氣隙的磁阻,R1為磁芯的磁阻。計算公式如下:
Rxi=xi/μ0Se
Rl=le/μ0Se
式中:Se和le分別為磁芯的等效截面積和等效磁路長度[4]。
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