軟磁材料基礎(chǔ)知識連載（四）

交流電感的設(shè)計(jì)

交流扼流圈的電感量隨著交流磁場的變化而變化，而且是非線性。只有在鐵芯未達(dá)到飽和時(shí)，變化才接近線性。這時(shí)，電感隨交流磁場的增大而增大。故而交流電感要有一定的抗飽和能力，同時(shí)磁導(dǎo)率要高。

在逆變器中輸出濾波電感磁芯是雙向磁化，磁芯磁感應(yīng)仍按基波正弦變化，但存在更大的直流分量。但是，由于電壓波形是SPWM與正弦波之差，所以在磁感應(yīng)波形變化對應(yīng)點(diǎn)發(fā)生斜率（dB/dt）變化，這些變化率大于基波電壓引起的最大變化率（電壓過零點(diǎn)）。因此交流磁芯濾波電感磁芯的磁滯損耗與正弦波變壓器相似，但渦流損耗遠(yuǎn)比正弦變壓器磁芯高。此外，線圈流過高頻交流，同時(shí)，交流電感不同于直流濾波電感，磁芯磁通雙向磁化，氣隙附近磁通穿過線圈，引起嚴(yán)重的線圈渦流損耗。如果交流頻率很高，還要注意交流濾波電感的分布電容問題。

一般根據(jù)濾波器輸入電壓包含的最低次諧波選擇LC諧振點(diǎn)，再根據(jù)負(fù)載特性、動態(tài)響應(yīng)、體積、重量要求決定電感量。

1) 設(shè)計(jì)基本關(guān)系和參數(shù)

已知電感量L，流過電感的電流有效值I，工作頻率f。

電感上承受的交流電壓有效值

電感處理的視在功率為

2) 電磁基本關(guān)系

正弦波電壓與磁感應(yīng)關(guān)系有

式中：N－匝數(shù)；Ae－磁芯有效截面積（m2），如果采用硅鋼片，應(yīng)當(dāng)根據(jù)鋼片厚度考慮疊片系數(shù)，高頻最好使用非晶，其渦流損耗更小。；B－磁芯中峰值磁感應(yīng)，根據(jù)損耗選擇磁感應(yīng)B。

3) 交流電感與面積乘積關(guān)系

電感N匝線圈銅截面 ，窗口面積 (或 )

4) 用面積乘積選擇磁芯

由式（5-39）得到 ,因此面積乘積為

如果窗口利用（填充）系數(shù)為 , ,有
(cm4) (5-41)
用此公式根據(jù)廠家提供的磁芯手冊中選擇滿足上式的磁芯。式中尺寸－cm,磁感應(yīng)B－T,電感－H.