浅谈电力电子的高频磁技术及其发展趋势论文_那灿坤,孙旺,李晓,林柏川,于浩洋

浅谈电力电子的高频磁技术及其发展趋势论文_那灿坤,孙旺,李晓,林柏川,于浩洋

(哈尔滨理工大学荣成校区 264300)

摘要:电力电子技术目前在我国已经得到了广泛的应用,其在实际应用的过程中,能够将电能的形式展开变换,其中主要包括电能波形、频率以及大小的变换。基于此,本文将分析电力电子高频磁技术,并研究电力电子高频磁技术的发展趋势,其中主要包括高频化的发展趋势、平面化的发展趋势以及集成化的发展趋势三方面内容。

关键词:电力电子;高频磁技术;发展趋势

前言:电力电子高频磁技术在实际应用的过程中,将电子技术以及磁技术相互结合,将电磁理论作为基础条件,研究磁件在各种情况下所产生的问题,根据现象建立相应的研究方案。电力电子高频磁技术是目前电器学科研究的主要内容,处理对技术本身展开研究之外,还需要对相关材料展开研究,促进我国电力电子高频磁技术研究行业的发展。

一、电力电子高频磁技术

高频磁技术是电力电子技术中的主要组成部分,其中的重要元件为功率磁性元件,其在实际应用过程中能够对磁能展开传递、存储以及滤波,通常情况下,该原件的体积以及重量为整个电路的20%-30%,损耗量为总电路的30%。磁件的实际运行情况,对电路的整个运行质量影响非常大,例如变压器如果出现漏感的情况,则会对电路电压的尖峰数值产生影响。要想提升开关工作的效率,就需要对元件展开完善,降低其在实际运行中的损耗量,进而提升其运行频率。在高频的情况下,我国功率磁技术并没有得到有效发展,正是因为这一情况,其已经成为影响我国电力电子高频磁技术发展的主要影响因素。在电力电子高频磁技术发展的过程中,磁性元件也需要展开相应的发展,目前我国电力电子技术逐渐向着高频化以及绿色化的方向发展,也就是说,电力电子高频磁技术的发展对磁性元件发展提出了一定的要求,磁性元件在实际发展的过程中,需要向着平面化、阵列化以及集成化的方向发展。将新型的材料以及材料加工技术应用在其中,能够共同促进我国厚膜集成制造技术的发展,进而研发出更多的结构磁件。

二、电力电子高频磁技术的发展趋势

(一)高频化的发展趋势

高频化指的是开关频率的高频化,从几百几千赫逐渐发展到兆赫,其开关频率也是衡量电力电子产品技术含量的一个重要指标,在磁通密度相同的情况下,频率提升一倍之后,变压器的铁芯横截面积能够减少一半左右。但是频率提升,会在某种程度上提升磁件的损耗量,面对这种情况,可以通过改善磁件散热条件的方式,在此过程中开关的损耗量将会降低,逐渐提升开关的工作频率。在使电力电子高频磁技术向着高频化方向发展的过程中,需要是考虑以下四方面内容,第一,磁件的分布参数,例如变压器,在高频的情况下,匝间电容以及原副绕组耦合电容的影响程度会提升,增加电路模型建立的复杂性。第二,提升磁件的损耗量。第三,提升磁件测试的难度,在高频条件下,测试中的分布参数会发生变化,进而出现相位误差,影响最终的测试结果。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第四,需要更高性能的磁性材料,其中主要包括材料的结构以及材料的组成部分等,都需要展开全面提升[1]。

(二)平面化的发展趋势

电力电子高频磁技术中使用的电磁原件,就是磁回路以及电回路之间的组合,随着时代的发展,我国电力电子装置逐渐向着轻量化以及低截面的方向发展,例如人们生活中使用的便携电源等,都是电力电子装置的发展结构。而电力电子高频磁技术平面化的发展,就是需要磁件具备更低的平面结构,例如飞利浦公司研究出的铁氧体铁芯,其就具备较强的平面性,因此得到了广泛的应用。在高频的情况下,铁芯会出现发热的情况,但是平面化结构具有较大的散热面积,能够在短时间内实现散热,进而提升原件使用效率。另外,磁芯结构向着平面化的方向发展,绕组结构也会向着平面化的方向发展,因此在研究电力电子高频磁技术平面化的过程中,需要将磁芯结构以及绕组结构相互结合。其中平面绕组结构在实际应用的过程中,参数具有较强的一致性,能够应用在多层印制板技术以及匝间换位技术中。

(三)集成化的发展趋势

电力电子高频磁技术集成化最初是由CUK提出的,集成化主要包括两方面内容,第一,将多个磁性元件相互结合在一个铁芯结构中,利用各个磁件在电路上的电压,电流关系等,实现磁件的集成。例如,将两个电感器应用在一个铁芯中,将变压器以及电感器都应用在一个铁芯结构中,这种方式称为集成化处理。第二,将磁性元件与线路板相互结合,将磁件绕组建立在线路板中,使用厚膜技术,将磁芯和绕组建立在硅片上等。以上几种方式都属于电力电子高频磁技术的集成化处理。针对功率变换的电路,磁性元件在运行中能够对功率主电路的拓扑产生影响,因此提升其中的电感以及耦合各个电感,都能够提升电路中的性能。在研究电路结构的过程中需要注意,在考虑电路拓扑结构的同时,还要考虑电路拓扑方案中的磁件,将二者相互结合,只有这样才能将磁件结构与电路结构的价值充分体现出来[2]。

由此可以看出,在研究电力电子高频磁技术发展趋势的过程中,不仅仅需要针对电力电子高频磁技术本身展开研究,还需要将其相关领域展开研究,保证电力电子高频磁技术与相关领域之间能够得到有效的发展,提升电力电子高频磁技术发展的全面性。

结论:随着人们对电力电子高频磁技术的关注程度逐渐提升,如何保证电力电子高频磁技术的应用价值,成为有关人员关注的重点问题。本文通过研究电力电子高频磁技术以及未来发展趋势发现,对其进行研究,能够大大提升电力电子高频磁技术的应用质量,同时还能够提升我国整体技术水平。由此可以看出,研究电力电子高频磁技术以及发展趋势,能够为今后电力电子高频磁技术的良好发展奠定基础。

参考文献:

[1]赵争菡. 电力电子变压器中高频变压器磁芯和绕组特性的研究[D].河北工业大学,2017.

[2]杨海军. 电力电子高频功率磁元件永磁体预偏磁技术研究[D].福州大学,2017.

论文作者:那灿坤,孙旺,李晓,林柏川,于浩洋

论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期

论文发表时间:2019/5/17

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