陈为：电动汽车OBC磁元件分析与设计.pdf陈为：电动汽车OBC磁元件分析与设计pdf,电动汽车电力

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详细说明：陈为：电动汽车OBC磁元件分析与设计pdf,电动汽车电力电子与磁性元件：新能源汽车已成为磁性元件、磁材料企业的重点关注项目。IUZUIOU UNIVERSITY 磁元件的总体考虑 EMC (Manufacture Mechanica Safet Cost Form factor Thermal dissipati 磁芯绕组形状线形结构线规 EMI Freq Solid Stacked Diameter Power Sandwiched Strain OSS G和磁芯的形状和材料口磁合金粉材 Fe(铁粉芯 MPP(铁镍钿合金) High F1ux(高磁通铁镍) EQ Kool mu(铁硅铝合金) Fe-S1(铁硅合金) 口铁氧体块材 Mn-Zn EFD PSO FR口磁合金带材 Silicon steel(硅钢片) Permalloy(玻莫合金 Amorphous(非晶) IUZUIOU UNIVERSITY 磁性元件中的绕组导体圆电磁线方电磁线铜箔导体扁螺旋立绕线圈多股绞线层绝缘线 Insula tiun 3rd laver PCB绕组 m画三层绝缘绞线垂直环形立绕绕组螺旋线白粘漆包线冲叠绕组折叠绕组构子 FUZHOUI UINIVERSITY 传统磁元件设计AP法的局限午传输容量 AP=AA 磁芯尺寸变压器电感器 A aP-A. 2B M VpaD N, Ipns s2t(1-D)N,I 2B。N K P Dlm +( 1, 2 J·K 主要局限 1、B和J难以预先给定,尤其是J 2、是基于电磁参数的可行选择,不是基于损耗的设计 3、是基于经验于册的估计选择,不是基于优化的设计 4、是选择磁芯尺寸大小的方法,不是设计磁芯传统线规选择的局限涡流透入深度δ 工作频率f 选择单股导线线规p 选择绞线股数n 电流密度J 功率电流I 选择导体总面积Aw 主要局限: 对铜箔导体,在一定空间下,选择尽可能厚的铜箔: 对多股绞线,在一定股径下,选择尽可能多的股数。导体高频涡流机理与效应电磁感应定律pd 涡流效集肤效应 /(r) 多 B(t) J Ource R 0 R Jtotal =J souree +jeddy 邻近效应 Jed 气隙口涡流效应导致电流密度分布不均匀,从而引起损耗增加, 口涡流效应引起进入导体磁通被抵消,从而引起磁通下降。涡流场方程及一维简化模型 H=JwxV×H=V×J V×E B B VH-jwouH=0 J= OE V·B VxV×H=V(V·H F V×VxH=-VH 其中:H-H、(x,y,)+H、(x,y,z)i+H,(x,y,) 对于一维简化模型:=H(x) H11D) 1l1(x) H, sinh[A(d-x)]+H, sinh(lr) joouH, (x)=0 nh(hid) HI tHy With H,(x=0)=H, y(r)k H, cosh[k(d-1]-H, cosh(kD) inh(kd) H j27 MLT·A dx 构子铜箔绕组交流损耗特性 FUZHOUI UINIVERSITY H1=0,f=100K ◇绕组交流电阻随频率的提高而增大; 绕组交流电阻随所处磁场强度的增大而增大; ◇绕组交流电阻随铜箔宽度/导线线径变化存在一个最小损耗点。 6 多股绞线各股均流原理没有绞的多股并联导线 EME B:外部磁场 ll<12 有绞的多股并联导线 EMF 旦兹线(Litz 里兹线参数:股径,股数,绞距,绞制方式构子 FUZHOUI UINIVERSITY 多股绞线涡流损耗机理低频高频单股线集肤效应较大没有邻近效应集肤效应减小绞线 20a20内部邻近效应增大对多股绞线的每一股来说,集肤效应大大减弱了,但存在其它股电流对其的邻近效应(内部邻近效应)。股数越多,内部邻近效应越强。多股绞线涡流分布比较单股线(L.Omm*1股) 绞线(0.mm*100股) H=0 l=ll-=l-1‖-1|-l‖!- 4|100kHz 1100kz 0 1E0了A1n 100kHz 100okHT Litz线损耗与线规优选口复合绞线同心绞线 (Rope Lay strained wire of Litz) (Bunch strained wire of Litz 前两种的综合 abcwire, com Rubadue. com Litz wiro Solid wire (1.0*1) 电流在⑥ 仅在同部各股粉周各匀分配分配口对于复合绞线,有计算仿真模型,线规选择基本有依据口但对于同心绞线,目前还没有计算模型,损耗难以评估 8 FUZHOU UNIVERSITY 磁芯材料高频化的制约 fxB:在一定功耗下传输磁能的能力 U=444.f(N·A)·B 80 fx B 大载重,低车速 (HzT) 60000 450C0 小载重,高车速 400L0 4 载重→B 车速→f 在低频下:饱和是主要限制因素 100k 500k1M 在高频下:损耗是主要限制因素目前高频磁心材料滞后开关器件的高频化发展及产品需求但高频高密度,但也为磁性元件提出了更高要求和更多机会磁心不仅形状和尺寸需要客制,而且磁心材质特性也需要客制化。 ZHOU LNIVERSITY 磁芯损耗 Steinmetz模型 W048 T=100℃ 磁芯损耗与如下因素有关口材料材质; 口工作频率f 10 口交流磁密Bac 口工作温度T 口直流偏磁磁密Bdc 口励憾波形D。 10 03T2) P=K·fB(CoC+君+·72) FUZHOU UNIVERSITY 铁氧体磁心损耗的温度特性 wokHa Snips 3096 e wave"10nkIIz 稳定区域稳定区域 06070090100110120-30141 Tencel (D=g. 口温度对铁氧体磁芯损耗有很大影响口磁芯温度设计点是很重要的 ZHOU LNIVERSITY PWM波形激励下的磁芯损耗加权平均变化率:B 8- B in=(Bmax-Bnis).f. B (B1-B) (Bmax-B n)= t-tH P.=k·f0·B0 =f(K·f、.B S|N励磁 Or Iv(r)Lde= v(ndt P=f(K,fm四2,B2)PWM励磁耗 D=0.25 D=0.5 Duty 10

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