文档介绍：现代电力电子技术课件
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第1页，共36页，编辑于2022年，星期日
磁性元件
变压器
电感
工频、中频、高频变压器
驱动变压器；
隔离变换器；
电流互感器
直流滤波电感；
交流滤波电感；
储能电感；
谐振电感；
少磁导率，这时的磁导率为有效磁导率μe，并可通过气隙的大小改变有效磁导率。
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅱ类工作状态－单向磁化（正激变换器变压器）
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磁性材料中磁芯的三种不同工作状态
Ⅱ类工作状态－单向磁化（正激变换器变压器）
这类磁芯工作状态与滤波电感磁芯相似，都是单向磁化。不同之处在于当晶体管导通时，正激变压器磁芯从零磁场强度单方向磁化到磁感应最大值；当晶体管截止时，磁芯恢复到零磁场强度对应的磁感应值。如果不能回到导通时的磁芯初始磁化值，磁芯将逐渐磁化到±BS。磁芯工作磁化曲线如图5-5(c)所示。这类磁芯工作状态称为Ⅱ类工作状态或正激工作状态。
属于这类工作磁芯状态的除了正激变换器的功率变压器外，还有脉冲驱动变压器，直流脉冲电流互感器等。
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅱ类工作状态－单向磁化特点
磁芯工作在磁化曲线的第一象限－单向磁化。磁芯工作在饱和磁感应Bs 和剩磁感应Br 之间，ΔB=Bm-Br。
磁化电流从零开始，不参与能量传输，并在晶体管截止时，还要将其返回电源。如果此电流大，由此引起的线圈铜损和晶体管损耗就大。因此，应当尽可能采用剩磁感应小，而高磁导率的材料，减少磁化电流。在功率变换器中，为减少变压器的体积，在损耗允许的情况下尽量选择较高的磁通密度。变压器磁芯常留有一个很小气隙，使得Br 大大降低，以增大磁感应摆幅。尽管激磁电流有所增加，但提高了ΔBm，减少磁芯体积。总之，这类磁芯应选择高有效磁导率µe，高Bs，低Br 材料。
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅲ类工作状态－双向磁化（推挽型、全桥变换器变压器）
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅲ类工作状态－双向磁化（推挽型、全桥变换器变压器）
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅲ类工作状态－双向磁化（推挽型、全桥变换器变压器）
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅲ类工作状态－双向磁化（推挽型、全桥变换器变压器）
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第27页，共36页，编辑于2022年，星期日
磁芯的三种不同工作状态
Ⅲ类工作状态－双向磁化特点
磁芯的磁感应在±Bm 变化，在半周期内变化2Bm。在损耗允许的情况（低频）下，一般取Bm<BS。磁芯材料的饱和磁感应越高，Bm 取值越高，磁芯的体积较小。
因为磁芯双向磁化，每个周期磁芯沿整个磁化曲线磁化一次，频率越高，磁芯损耗越大。尤其工作于高频时，除了磁滞损耗，磁芯涡流损耗随频率和磁感应强度增加而指数增加，限制了Bm的取值。即在高频时，为了使磁芯温度不超过允许值，由允许的磁芯损耗决定磁芯的允许磁感应值，Bm 值一般远小于BS。因此高频时，Ⅲ类与Ⅱ类工作状态磁芯尺寸差别不大。对于大多数材料，在高频>100kHz）应用时饱和磁感应强度高低是无关紧要的。
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磁芯的三种不同工作状态
Ⅲ类工作状态－双向磁化特点
磁芯的磁感应在±Bm 变化，在半周期内变化2Bm。在损耗允许的情况（低频）下，一般取Bm<BS。磁芯材料的饱和磁感应越高，Bm 取值越高，磁芯的体积较小。
因为磁芯双向磁化，每个周期磁芯沿整个磁化曲线磁化一次，频率越高，磁芯损耗越大。尤其工作于高频时，除了磁滞损耗，磁芯涡流损耗随频率和磁感应强度增加而指数增加，限制了Bm的取值。即在高频时，为了使磁芯温度不超过允许值，由允许的磁芯损耗决定磁芯的允许磁感应值，Bm 值一般远小于BS。因此高频时，Ⅲ类与Ⅱ类工作状态磁芯尺寸差别不大。对于大多数材料，在高频（>100kHz）应用时饱和磁感应强度高低是无关紧要的。
对于工作在Ⅲ类的磁芯材料应具有高电阻率ρ，低的Br 或HC，或两者都小，以及高的饱和磁感应BS。此外，为了减少磁芯存储能量，磁芯应当具有尽可能高μ。
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磁性器件在功率电路使用中注意的问题
(1)磁导率要高
(2) 要求具有很小的矫顽力Hc和狭窄的磁滞回线
(3) 电阻率ρ要高
(4) 具有较高的饱和