談雙激式開關(guān)變壓器內(nèi)部損耗
出處:陶顯芳 發(fā)布于:2011-08-24 13:23:54
開關(guān)變壓器的鐵芯在這之前已經(jīng)被其它磁場磁化過,變壓器鐵芯中的磁通密度B正好停留在剩余磁通密度Br的位置上,那么,當(dāng)個(gè)交流脈沖的正半周電壓加到變壓器初級線圈a、b兩端時(shí),在變壓器初級線圈中將有勵(lì)磁電流流過,并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場。
開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)是開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵之一,它決定了變換器一系列的重要參數(shù),如占空比D、峰值電流等。設(shè)計(jì)變壓器,就是要讓開關(guān)電源工作在一個(gè)合理的工作點(diǎn)上,這樣可以讓它發(fā)熱盡量小,器件的損耗也盡量小。
首先雙激式變壓器初級線圈輸入的電壓是雙極性脈沖。其次,單激式變壓器鐵芯是靠變壓器初級線圈自身產(chǎn)生的反電動勢在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁的,除了靠變壓器初級線圈自身產(chǎn)生的反電動勢在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁之外,當(dāng)另一反極性電壓脈沖加到變壓器初級線圈上時(shí),原勵(lì)磁電流存儲的能量還可以反饋給換相輸入電壓進(jìn)行充電。
在雙激式變壓器鐵芯中,磁滯損耗也是由流過變壓器初級線圈勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場在鐵芯中產(chǎn)生的;在單激式變壓器鐵芯中,有一部分勵(lì)磁電流存儲的能量要轉(zhuǎn)化成反激式電壓向負(fù)載輸出。雙激式變壓器鐵芯的磁滯回線的面積比單激式變壓器鐵芯磁滯回線的面積大很多,磁滯損耗也大很多。
雙激式變壓器鐵芯渦流損耗的機(jī)理與單激式變壓器鐵芯渦流損耗的機(jī)理基本是一樣的,但雙激式變壓器鐵芯的渦流損耗要比單激式變壓器鐵芯的渦流損耗大很多。
根據(jù)(2-65)式和(2-66)式以及圖2-19和圖2-20的分析結(jié)果,我們可以用圖2-27電路來測試雙激式開關(guān)變壓器的磁滯損耗和渦流損耗。與圖2-25的工作原理基本相同,圖2-27的主要工作原理是,在變壓器初級線圈兩端加一序列雙極性電壓方波,然后測試流過變壓器初級線圈的電流;
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根據(jù)前面的分析,但雙激式開關(guān)變壓器初級線圈中的勵(lì)磁電流與單激式開關(guān)變壓器初級線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的作用并不完全相同。單激式開關(guān)變壓器初級線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場對變壓器貼芯進(jìn)行充磁和退磁外,因?yàn)樽儔浩鞒跫壘€圈輸入的電壓是單極性脈沖。
而雙激式開關(guān)變壓器初級線圈中的勵(lì)磁電流除了用來消磁和充磁以外,因?yàn)閯?lì)磁電流存儲的能量產(chǎn)生反電動勢的方向正好與換相時(shí)輸入電壓的方向相反,兩者作用互相對消,使原來流過初級線圈中的勵(lì)磁電流由值迅速下降到0。
圖2-27中,U是電源電壓,N為變壓器初級線圈,控制開關(guān)K1、K2、K3、K4組成橋式開關(guān)控制電路,K1和K4為一組,K2和K3為一組,兩組開關(guān)輪流接通與斷開,把電源電壓正反向加于變壓器初級線圈兩端;R為取樣電阻,通過測量R兩端的電壓,就可以知道流過變壓器初級線圈的電流;取樣電壓被送到示波器Dp進(jìn)行顯示。
圖2-28是圖2-27電路中變壓器初級線圈兩端電壓、電流以及取樣電阻上的電壓波形圖。圖2-28-a是變壓器初級線圈兩端的電壓波形;圖2-28-b是流過變壓器初級線圈兩端的電流波形;圖2-28-c是取樣電阻兩端的電壓波形。







這里順便指出,利用(2-88)和(2-89)式來分別測試變壓器鐵心的磁滯損耗和渦流損耗是非常困難的;一個(gè)是它們的系數(shù)很難決定,另一個(gè)是兩者很難分別進(jìn)行測量,或從測量結(jié)果中進(jìn)行分離。
理論上可以通過改變輸入電壓頻率的方法來進(jìn)行測量,然后再對測試結(jié)果進(jìn)行分離;但當(dāng)輸入電壓的參數(shù)與變壓器的實(shí)際工作情況相差太遠(yuǎn)時(shí),測試結(jié)果將毫無意義。
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