基于可視化算法的單相不控整流LC濾波器的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,PWM控制技術(shù)在整流電路中被廣泛應(yīng)用,并突顯了其優(yōu)越性。但是,在交—直—交變頻器、開關(guān)電源和不間斷電源等應(yīng)用場合中,大都仍然由不可控整流電路經(jīng)LC濾波后提供直流電源。本文以單相不控整流LC濾波器為研究對象,展開分析。
　　本文首先提出了用于功率變換器優(yōu)化的多維可視化算法,主要介紹了四維、五維可視化算法的實(shí)現(xiàn)過程。隨后文章對單相不控整流LC濾波器的相關(guān)理論知識進(jìn)行分析研究,包括電路工作模式、濾波器設(shè)計(jì)要求

2、和構(gòu)成、磁的相關(guān)知識。
　　對于LC濾波型不控整流電路,電感器位于整流橋的直流側(cè)時(shí),消除電感器直流偏磁的影響已成為研究的熱點(diǎn)。將電感器由直流側(cè)挪至交流側(cè),可消除電感器的直流分量,但其動靜態(tài)特性的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜。針對電感器位置的不同,對LC濾波型不控整流電路進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,利用5維可視化展現(xiàn)兩種情況下瞬態(tài)電壓和電流的變化過程,表明采用交流電感器時(shí)振蕩電壓低浪涌電流持續(xù)時(shí)間短。而且,相同條件下,電感器位于交流側(cè)時(shí),鐵心磁導(dǎo)率更

3、高,鐵心AP值更小,更有利于電感器體積的優(yōu)化?？赏ㄟ^對電感器位于交流側(cè)時(shí)的濾波器參數(shù)優(yōu)化來選擇L、C的取值。
　　電感器作為LC濾波器中必不可少的重要器件之一,正在向集成化、小型化的方向發(fā)展,但因其磁芯具有多值非線性和優(yōu)化設(shè)計(jì)方程難以覓得有價(jià)值的數(shù)值解等原因,目前電感器的研發(fā)往往是采用可行設(shè)計(jì)來完成的,如何對磁性器件進(jìn)行有效優(yōu)化成為電力電子技術(shù)中的一大難點(diǎn)。本文結(jié)合硅鋼片有/無氣隙狀態(tài)下的極限磁滯回線推導(dǎo)出等效磁導(dǎo)率關(guān)于飽和磁場強(qiáng)

4、度、磁路長度和氣隙長度等的表達(dá)式,通過對該表達(dá)式關(guān)于氣隙長度求偏導(dǎo)并令其等于零,利用可視化求解出使鐵心等效磁導(dǎo)率最大的氣隙厚度與磁路長度的比值。同時(shí)基于Ap值法設(shè)計(jì)所需參數(shù)的電感器,以鐵心截面、窗口面積和線圈匝數(shù)為自變量,分別演繹出以電感量、體積、損耗和溫升等為因變量的表達(dá)式fi(N,Ae, Aw),用多目標(biāo)交集的4維可視化形式實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì),并對比分析了可視化算法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)算法,最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其理論的正確性,相同電感量下,位于交流