電源網各位前輩,小弟在讀碩士一名,初次發帖,寫的不清楚的地方還望見諒。
文字我現在WORD中寫好的,結果發現WORD的公式在這里不可以用,所以我不得不都截圖貼上來,看上去不太協調,請大家見諒。
最近在做一個離網型太陽能逆變器,就需要將太陽能發出的多余的電儲存到蓄電池中,充電的方式用的是BOOST升壓斬波電路,其中涉及到了一些電感量的計算,遂來此發帖求助。BOOST升壓斬波電路的基本拓撲為:
其工作輸出電壓與輸出電壓的關系是:
其中T是開關周期,Toff是開關關斷的時間,T=Toff+Ton,若設:
則輸入輸出電壓公式可以改寫為:
在一個開關周期中,電感上電流變化率相等,由
其中 就是代表伏秒數,可以是開關導通時電感兩側電壓乘上開關導通時間Von*Ton,也可以使開關斷開時電感兩側電壓乘上開關閉合時間Voff*Toff,在電感設計中是一個非常關鍵的參數,
代表電感L上面流過的交流電流峰峰值。關于電感的電流,還有其他幾個比較重要的參數:電感電流的交流電流IAC,平均電流IDC,峰值電流IPK,他們和峰峰電流之間的關系可以從下面這個圖中看出:
其中是電感兩端電流的浮動量,其浮動量的大小與平均電流的關系可以同紋波率來衡量(IDC*r=
),一般根據實際需要,紋波率r選擇0.4。例如,在IDC=1A時候,
。作為上面公式用到的電流計算參數,而對于輸出側電流Io,根據能量守恒定律(個人理解)有下式:
IO=IDC*(1-D)
再結合(以開關導通Von來計算):
D=(Vo-Vin)/Vo
可以得到L的值:
其中根據BOOST電路的拓撲結構圖可以看出Von=Vin,Voff=VO-Vin。
綜上,可以根據設計BOOST電路的輸入輸出參數:輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、開關頻率計算出電感值的大小。電感太小,系統工作效率降低,然而電感太大,容易導致電感磁芯飽和。
以上均是一些基本的理論知識,我用自己的話將他們總結了一下,錯誤難免,還望各位指出。
以下是我對電感設計的一些疑問,電感的繞線圈數、鐵芯材料如何設計?鐵芯的體積如何選擇?最近從網上看到,儲能電感的鐵芯應該有氣隙,這個又應該怎么解釋?