逆变焊接电源磁性元件的应用和设计
电力电子技术中磁性元器件的新进展
电力电子技术中磁性元器件的新进展1 前言电力电子技术的发展，决定于主要的电力电子元器件，例如电子开关元器件，整流元器件和控制元器件。
作为配套元器件之一的磁性元器件也对电力电子技术产生不可低估的影响。
磁性元器件根据它们的作用，有以下几种：（1）起电能传送、电压变换和绝缘隔离作用的电源变压器，包括整流变压器、逆变变压器和开关电源变压器等。
（2）起控制开关元器件、脉冲变换和绝缘隔离作用的脉冲变压器、触发变压器和驱动变压器等。
（3）起电参数变换和稳定作用的相数变换变压器，频率变换变压器（铁磁式倍频器和分频器），稳压变压器、稳流变压器和参数变压器等。
（4）起抑制纹波、突变、EMI和噪声的滤波电感器、噪声和尖峰吸收电感器等。
（5）起电流电压信号变换和检测作用的电流互感器、电压互感器和霍尔电流电压检测器等。
有一段时期，这些电力电子技术中的磁性元件被称为特种变压器和特种电感器，从便与电力变压器和电力电感器相区别。
后来，由于电力电子技术的发展，使电子技术涵盖了从低到高的频率范围，从小到大的功率范围，成为包括微电子技术，无线电电子技术和电力电子技术的一个整体。
因此，把电力电子技术中的磁性元器件和其他电子技术中的磁性元器件归在一起，由于其中变压器占主要地位，都用“电子变压器”作为统一的名称。
电力电子技术中的磁性元器件，是电子变压器的一部份。
电力电子技术发展对磁性元器件提出的要求，是推动电子变压器发展的动力。
电子变压器的发展，也为电力电子技术的发展提供有力的基础。
特别是近十年来，磁性元器件所用的软磁材料和磁芯结构的新进展，使其性能有显著的变化，为电力电子技术高频化和小型化起着推动作用，解决了一些关键的难点。
为了使电力电子技术和电子变压器在我国都得到快速发展，两个行业之间进行信息交流将会起积极作用。
《国际电子变压器》编辑部收集材料，编写“电力电子技术中磁性元器件的新进展”，是希望以本文为契机，加强与电力电子行业的交流和联系。
功率磁性元件广泛用于电力电子装置中
功率磁性元件广泛用于电力电子装置中随着电子技术的不断进步和发展，功率磁性元件越来越广泛地应用于电力电子装置中。
功率磁性元件具有非常重要的功能，可以充分发挥电子设备的效率和性能，是提高整个电子系统性能和可靠性的关键技术之一。
下面我们将详细探讨功率磁性元件在电力电子装置中的应用和作用。
1. 什么是功率磁性元件？功率磁性元件是一类能够存储和传递高能物理能量的元件，主要由线圈和铁芯构成。
这类元件广泛应用于各种电子系统中，如变压器、电感器、滤波器等。
功率磁性元件的工作原理就是利用线圈中的电流产生的磁场，在铁芯中形成磁通，从而储存电能并进行传递。
其主要特点是储能量大、失能量小，储能速度快，传输效率高等。
2.功率磁性元件在电力电子装置中的应用功率磁性元件在电力电子装置中的应用非常广泛，其主要功能是滤波、隔离、电压调节和直流变换等。
下面我们将从几个方面详细介绍功率磁性元件在电力电子装置中的应用。
2.1 电源变换器中的应用功率磁性元件在电源变换器中的作用主要是对输入电源进行隔离和变换，从而获得所需要的电压、电流形式。
例如，PWM变换器可以采用电感器作为电压输入平滑器、输出滤波器，从而实现电压、电流的自定形式控制。
2.2 电力变压器中的作用电力变压器是功率磁性元件在电力电子装置中最为常见的一种应用，主要用于低压变高压、高压变低压以及隔离等方面，常见的应用有变频调速、电热除湿等。
同时，很多电力电子装置中都需要进行大功率直流变压和交流电压互转，这时就需要使用功率磁性元件来完成。
2.3 电子滤波器中的应用功率磁性元件在电子滤波器中的作用是通过对电流和电压进行整流、放大和滤波等操作，从而获得需要的电压和电流波形。
利用电子滤波器，可以去掉干扰信号，保证系统的稳定性。
2.4 磁能储存中的应用功率磁性元件在磁能储存中的应用主要是通过储存和释放磁能，对电子设备进行供能，从而实现高效、稳定的运行。
例如，镍氢电池中就采用了功率磁性元件的储能技术，使其在一定范围内实现了高效率的充放电。
开关电源中的磁性元
根据电源转换需求，设计变压器 的线圈匝数、绕组方式、铁芯尺 寸等参数，以实现电压和电流的
转换。
电感器设计
根据滤波和储能需求，设计电感器 的线圈匝数、绕组方式、磁芯尺寸 等参数，以实现电流的滤波和储能。
互感器设计
根据信号传输需求，设计互感器的 线圈匝数、绕组方式、磁芯尺寸等 参数，以实现电压和电流的测量和 传输。
磁性元件面临的挑战
高温环境
随着开关电源工作温度的升高，磁性元件需要具备更高的耐热性能 和稳定性，防止高温下性能下降或失效。
电磁干扰
开关电源中的磁性元件会产生电磁干扰，对周围电路和设备产生影 响，需要采取有效的电磁屏蔽和噪声抑制措施。
可靠性问题
在高频、高温和复杂环境下，磁性元件的可靠性面临挑战，需要加 强元件的材料、结构和工艺等方面的研究。
感谢您的观看
未来磁性元件的研究方向
新材料研究
探索新型的磁性材料，如纳米材料、高磁导率材 料等，以提高磁性元件的性能和适应性。
集成化研究
研究磁性元件的集成化技术，实现多功能的集成 和优化，提高开关电源的整体性能。
智能化研究
研究磁性元件的智能化技术，实现自适应调节和 控制，提高开关电源的智能化水平。
THANKS FOR WATCHING
在开关电源中，磁性元件通常用于实现电压和电流的转换、储能和控制等功能，是开关电源的重要组成部分。
磁性元件的种类
变压器
用于实现电压和电流的转换，通常由两个或多个线圈 绕在磁芯上组成。
电感器
用于实现储能和控制，通常由线圈绕在磁芯上组成。
磁性材料
用于制造磁芯，常用的磁性材料有铁氧体、钕铁硼等。
磁性元件在开关电源中的作用
磁性元件的热设计
磁性元件在开关电源中作用
磁性元件在开关电源中作用
磁性元件在开关电源变化中是必需的器件，广泛用于高频振荡变压器、低通滤波电感、电源输出平波电抗器，还有有源功率因数校正升压电感，所有这些作用功能，对变换器的性能质量起着至关重要的作用。
当磁心用于变压器时，它起的的作用如下：
1. 电磁耦合。
传递电能，有了磁心，电能传输畅通。
2. 实施电气隔离。
变压器的一次电压和二次电压是不同电位的电压，有了它，保证变压器在变换电路中的安全，起着高低电压隔离的目的。
3. 按使用需要，改变变压器电压比，达到电压升降。
4. 由于磁性元件作用，变压器二次大电流整流经过移相，使二次电流输出纹波电压减小。
抑制尖峰电压，保护开关管免受冲击电流而损坏。
所以常说，磁性变压器有限流作用。
5. 开关电源的电子开关，通过充电放电向变压器二次侧不停地传输电能，在这过程中时由于它具有储能，才能释能，储能的大小与磁性元件的饱和磁感应强度以及初始磁导率成正比。
另外，由于变压器的一次和二次侧存在电感，很方便地与电路电容构成谐振，谐振波一方面传递电能，改变电流或电压的方向。
但是磁性元件的工况性能是不易完全掌握的，它不像其他电子元器件那样容易测量选择，繁琐的技术数据，分散性、易变性很大的参数，将使开关电源制造商挑选者无从下手。
因此，只能通过生产实验、科学设计，才能发挥磁性元件最大作用功能。
磁性元器件
磁性元器件简介磁性元器件是一类利用磁性材料制成的电子元件。
它们利用磁场的特性在电路中实现电能和磁能的相互转换，广泛应用于各种电子设备和系统中。
磁性元器件包括电感器、变压器、磁珠、磁芯等多种类型，每种类型的磁性元器件在电路中起到不同的作用。
电感器电感器是一种利用电脉冲在线圈中产生电磁感应的磁性元器件。
它具有阻挡交流信号、传递直流信号和存储能量的特性。
电感器通常由线圈和磁芯构成。
磁芯能够增加线圈的感应电流，提高电感器的效能。
类型电感器的类型包括固定电感器和可变电感器。
固定电感器的电感值是固定的，常用于滤波器、谐振电路等应用。
可变电感器的电感值可以调节，常用于调谐电路、振荡电路等应用。
电感器在电子设备中有广泛的应用。
在电源供电电路中，电感器可以用来滤除电源中的杂波，提供稳定的电源输出。
在通信系统中，电感器可以用来实现频率选择性，提供特定频率范围的信号传输。
变压器变压器是一种利用电磁感应实现电压变换的磁性元器件。
它由至少两个线圈和一个磁芯组成。
变压器利用电流在线圈中产生的磁场，通过磁芯传递到另一个线圈，从而实现电能的传输和变换。
原理变压器的工作原理是利用电流在线圈中产生的磁场。
当输入线圈中的电流变化时，磁场也随之变化。
这个变化的磁场会在磁芯中感应出电压。
这个感应电压会在输出线圈中产生相应的电流。
根据线圈的数量和用途，变压器可以分为单相变压器和三相变压器。
单相变压器有两个线圈，用于将输入电压变换为输出电压。
三相变压器有三个线圈，用于供电系统中的三相电流的变换。
应用变压器在电力系统中有重要的应用。
它们用于改变输电线路中的电压，实现远距离的电能输送。
变压器还用于电子设备中的电源变压和电路实验。
磁珠磁珠是一种小型磁性元器件。
它通常由磁性材料制成，具有环形或柱状的外形。
磁珠的主要作用是抑制高频电磁干扰和噪音。
原理磁珠利用材料的磁性特性吸收电磁能量，从而减少干扰和噪音的传播。
通过将磁珠串联在电路中，可以在高频电路中实现滤波和抑制电磁噪音。
电力设备的磁性材料与应用
电力设备的磁性材料与应用磁性材料在电力设备中扮演着重要的角色。
它们能够产生和控制磁场，从而实现电能的传输、转换和维持设备的正常运行。
本文将介绍电力设备中常用的磁性材料及其应用。
一、铁氧体铁氧体是一种常见的磁性材料，其主要成分为氧化铁与某些过渡金属氧化物。
由于铁氧体具有高磁导率、低铁损耗和优异的抗腐蚀性能，广泛用于电力变压器和感应器件中。
其中最典型的应用是在变压器的铁芯中，通过铁氧体的高磁导率可以有效地传导磁场，减小涡流损耗，提高变压器的效率。
二、硅钢硅钢是一种低碳钢，其中含有5%到8%的硅元素。
硅钢具有优异的磁导率和低磁滞损耗，被广泛应用于电动机、发电机和电力变压器等电力设备中。
其主要作用是减小磁滞损耗和涡流损耗，提高设备的能效。
三、软磁材料软磁材料具有较低的矫顽力和较高的磁导率，能够有效地传导磁场。
电力设备中常用的软磁材料包括纯铁、镍铁合金和铁镍合金等。
纯铁具有较高的饱和磁感应强度和低的磁滞损耗，可以用于制造高性能的电力设备。
镍铁合金和铁镍合金具有较低的矫顽力和较高的饱和磁感应强度，在高频电磁场中表现出色，常用于电磁隔离和高频变压器等设备中。
四、磁电材料磁电材料是一种能够实现磁场与电场之间相互转换的材料。
它们在电力设备中的应用主要体现在传感器和电能转换器中。
磁电材料能够将机械振动或压力变成电能，或者将电能转换成机械振动，从而实现能量的传输和转换。
五、永磁材料永磁材料是指具有自发磁化性能的材料，常用的永磁材料有钕铁硼、钴钕和铁钴硼等。
永磁材料在电力设备中主要用于制造电机、发电机和传感器等。
由于永磁材料具有较高的矫顽力和饱和磁感应强度，能够实现高效能的能量转换，因此被广泛应用于提高电力设备的性能和效率。
综上所述，电力设备的磁性材料广泛应用于变压器、电机、发电机和传感器等设备中。
不同的磁性材料具有不同的特性和应用领域，在电力设备的设计中需根据具体需求选择合适的磁性材料。
随着科技的进步，磁性材料的研究与应用也在不断发展，我们有理由相信在未来的电力设备中将出现更多新型的磁性材料。
逆变焊机主电路的设计说明
逆变焊机主电路的设计说明逆变焊机是一种利用逆变电路将低电压高电流转化为高电压低电流实现焊接的设备。
主要由输入电源、变压器、整流桥、中间电容、逆变电路和输出变压器等组成。
下面就逆变焊机主电路的设计进行详细说明。
1.输入电源：逆变焊机的输入电源通常采用交流电源，电压一般为220V。
输入电源需要稳定可靠，具备过压、欠压、过载等保护功能。
2.变压器：逆变焊机中的变压器主要起到将输入电源的电压调整为逆变电路所需的电压。
主要有两个线圈，其中一个线圈接入输入电源，另一个线圈接入逆变电路。
变压器的设计需要经过详细计算和模拟分析，确保输出电压和电流的稳定性和准确性。
3.整流桥：整流桥是逆变焊机的核心部件之一、其作用是将交流电转换为直流电，以供后续的逆变过程。
整流桥通常采用半导体元件，如二极管或三极管。
4.中间电容：在整流桥之后，为了使电流稳定且连续，需要添加中间电容进行滤波。
中间电容的作用是平滑直流电流，减小波纹电流，保持输出电流的持续性。
5.逆变电路：逆变电路是逆变焊机的核心部分，其作用是将直流电转化为高频交流电。
常见的逆变电路有全桥逆变电路、半桥逆变电路和单臂逆变电路等。
逆变电路通常由开关和功率放大器组成，能够输出高频脉冲电压。
6.输出变压器：逆变电路输出的高频脉冲电压经过输出变压器进一步调整为适合焊接的电压和电流。
输出变压器通常由多个线圈组成，用于实现不同电压和电流的输出。
输出变压器还可以采用自耦变压器结构，以进一步提高效率和节省成本。
除了上述主要的组成部分，逆变焊机的主电路还需要添加温控、过流保护、过压保护等保护电路，以保证设备的安全运行。
此外，还可以添加控制电路和显示电路，以实现对焊接参数的调节和监控。
总之，逆变焊机主电路的设计是一个复杂而重要的过程。
需要综合考虑电源稳定性、效率、成本以及对焊接过程的要求等因素进行设计，以确保设备的性能和可靠性。
设计过程中需要进行详细的电路计算和模拟分析，对各种组件和参数进行选择和调整，以实现理想的焊接效果。
磁性器件的原理与应用
磁性器件的原理与应用1. 引言磁性器件是一种利用磁性材料的特性进行能量转换、存储和传输的装置。
它们在各种电子设备和电力系统中起着重要的角色。
本文将介绍磁性器件的原理和应用。
2. 磁性器件的原理磁性器件的原理是基于磁性材料的磁化特性。
磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料。
2.1 软磁性材料软磁性材料具有较小的矫顽力和高的磁导率，主要用于制作电感器和变压器等磁性器件。
它们能够有效地传导磁场并降低能量损耗。
2.2 硬磁性材料硬磁性材料具有较高的矫顽力，能够在外界磁场的作用下长期保持磁化状态。
它们主要用于制作永磁体和磁存储器件等磁性器件。
3. 磁性器件的应用磁性器件在各个领域中都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 电子设备磁性器件在电子设备中的应用非常广泛，包括电感器、变压器、电源、电机和传感器等。
它们可用于能量转换、信号传输和控制电路。
3.2 电力系统磁性器件在电力系统中起着至关重要的作用。
变压器是电力系统中使用最广泛的磁性器件，用于变换电压和电流。
此外，电感器和电容器也被广泛应用于电力系统中的滤波、谐振和能量储存等方面。
3.3 通信技术磁性器件在通信技术中也扮演着重要的角色。
例如，滤波器和隔离器是无线通信系统中必不可少的组建，它们可以减少信号间干扰，确保通信质量。
3.4 磁存储器磁存储器是一种将信息以磁性形式存储的装置。
硬盘驱动器和磁带是最常见的磁存储器件，它们在计算机存储领域中广泛应用。
3.5 医疗领域磁性器件在医疗领域中也有一定的应用。
例如，磁共振成像（MRI）是一种利用磁性器件产生磁场和感知磁场变化的技术，可以用于医学影像诊断。
4. 总结磁性器件是一种基于磁性材料原理的装置，广泛应用于各种电子设备、电力系统、通信技术、磁存储器和医疗领域。
了解磁性器件的原理和应用对于理解和设计相关技术非常重要。
本文对磁性器件的原理和一些常见应用进行了介绍，希望能对读者有所帮助。
注意：以上文档内容仅供参考，实际情况可能因应用环境、器件品牌等因素有所不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
维普资讯
讨论
燥机 中 电 子 元 件 的 黪与 应 用
专 腰 讨 论
重焊钗
第３ ７ 卷
磁 心 既不 能 选 小 ， 也 不 可过 大 ， 否则 要 么 温 升
具有 极高 的 电阻率 Ｐ， 以此减 少磁 心涡 流损压 幅值（ 单位 ： Ｖ ） ； Ｕ ｏ 为逆 变
焊机 输 出 电压 （ 单位 ： Ｖ ） ； ＡＵ ｏ 为整 流 电路 压 降损 耗 （ 单位 ： Ｖ ） ； Ｄ 为 占空 比。
（ ３ ） － 次侧 匝数 Ⅳ ２ 。 Ⅳ２ ： ＬⅣ ，
Ｕ ｌ ｎ
（ ５ ）
式 中 为 一次最 低输 入 电压（ 单位： Ｖ ） 。 输 出 电路采 用 全 波 整 流 形 式 ， 具 有 中 心抽 头 ， 二次侧 用两 组 匝数为 Ⅳ ２ 绕 组 串联构 成 。 ｆ ４ ） 导线选 择 。 为 了避 免 集 肤 效应 导 致 的 导 线 截 面利 用 率 低
可以看 出 ， 适用 于逆 变电源工作频率段 的磁心材料 主
２ ． ２ 线 圈设 计
（ １ ） 一 次侧 匝数 Ⅳ 。
要 有铁 氧体 、 铁 粉等 。 其中， 尤以 Ｍ ｎ — Ｚ ｎ铁 氧体综合 特性最好 ， 因此 Ｍ ｎ － Ｚ ｎ 铁氧体磁心使用最广泛 。 在特定
要求下 ， 某些非晶态合金和磁粉心材料磁心也有应用 。
系数 为工作 频率（ 单位 ： Ｈ ｚ ） ； Ｂ为工作 磁通 密度（ 单 位： Ｔ ） ， 一般 小 于饱 和 磁通 密度 Ｂ 的 一半 。 求 出Ａ Ｐ值后 ， 与备 选磁 心 ＡＰ ＝ Ａ ・ Ａ 对 比 ， 就
初 步 确 定 了磁 心 规 格 。
右， ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ适 合 的工作频 率为 ２ ５ ～ ２ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ 。 从 图中
ｌ ０
） 七
，
陕粉
、 ～
铁粉
－ — —
（ ２ ）
－
－
～
ｌ
ｌ ｋ
ｌ ０ ｋ
ｌ ０ ｏ ｋ
ｌ Ｍ
ｌ ０ Ｍ
ｌ ０ ｏＭ
频率 Ｈｚ
图 ２ 常 用 磁 心 材 料 的 磁 导 率 和 适 用 频 率 范 围
式中 Ａ Ｐ为计 算 值 （ 单位 ： ｃ ｍ ４ ） ； 为 指数 ， 与 磁 心 有关［ ３ １ ； 为 变 压 器计 算 功 率（ 单位 ： Ｗ） ， 一、 二 次侧 功率之和 ： ， ｌ ＋ ； Ｋ ｏ 为窗 口 占空系 数 ； 为波形
根据 上述 要求 ， 目前开发 出来 的磁心 材料 有铁 氧体 、 磁粉 心 ， 以及 钴基 、 铁基 、 超微 晶等 非 晶 态合 金等 。 几种 常用 磁心 材料 的磁导 率 和适 用频 率 范 围
可 以 用 图 ２粗 略 描 述 ［ ３ １ 。
ｌ ０ ０ｋ
过高， 线 圈装 配 困难 ， 要 么磁心 与线 圈 间隙太 大 ， 既 浪 费空间 ， 又增 加质量 。 线 圈设 计选取磁 心的算法 有 多种 ， 如查表法囝 、 磁心结构常数法 值法 等。 Ａ Ｐ法［ ３ １ 是理论 比较严 密 ， 磁 心参数 查 找 比较 便利 的一种方 法。 所谓 Ａ Ｐ值 ， 即定 义为
系数 ， 正 弦波 取 ４ ． ４ ４ ， 方 波取 ４ ； 为 电流密 度 比例
逆变 电源 工作频率 是根据功率 电子开 关 的工作 频 率选定 的。 现在最常用 的功 率 电子 开关有 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ和
ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ， 其 中， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ适 合 的工作 频 率 为 ２ ５ ｋ Ｈ ｚ 左
的不 足 ， 中、 高 频工 作 的变压 器 或 电感 ， 导线 应选 取 多 股丝 包束线 。 电流 密度 ｌ ， 为
铁氧体 磁心结 构和形 状有 Ｅ Ｅ型 、 Ｅ Ｔ Ｄ （ Ｅ Ｃ ） 型、 Ｅ Ｉ 型、 ｕ型 、 罐型 、 环型等 。 每种磁心各有优缺点。 例如 ， Ｅ Ｅ型
磁心 ， 优点 是 窗 口大 ， 散热好 ， 结构规则 ， 便 于 组 合 使用 ； 但缺点是 电磁屏 蔽性 能差 、 干扰大 ， 适 用于大 功
ＡＰ － ＝ Ａ ・ Ａ ， （ １ ）
１ ０ｋ
ｉ
僻 １ ｋ
曲
，
‘ ‘ ； — 铁 Ｍ — — ｎ 氧 － 、 Ｚ 体 ｎ ＼
＼＼ 。
－
式中 Ａ 。 为 磁心 的磁 路 截 面积（ 单位 ： ｃ ｍ２ ） ； Ａ 为磁 心窗 口面积（ 单位 ： ｃ ｍ２ ） 。
Ｎ Ｉ ＝
式 中
，
（ ３ ）
为 一次输 入 电压 幅值（ 单位 ： Ｖ ） ； ｔ 为 开通
２ 中频 变 压 器 设 计 方 法
对逆 变 焊机 等大 功率 逆变 电源 ， 宜 采用 全 桥式 逆变 器 。 变压 器输入 电压为交变方 波 。 输 出采用全 波 整 流方 式（ 全波 整 流 比全桥 整 流减 少 电 压和 功率 损 耗） ， 所以 ， 中频变压器二次侧具有 中心抽头绕组结构 。
时间（ 单位 ： Ｓ ） ； △Ｂ为 工 作 磁 感 应 密 度 （ 单位 ： Ｔ ） ，
全桥 结构 ， ＡＢ ＝ ２ Ｂ。
ｆ ２ ） －次 电压 峰值 。
，
（ ４ ）
２ ． １ 磁 心 选 择
由于铁 氧体 磁心综合特性 较好 ， 应用广 泛 ， 所以
已经 形 成系 列 标准 结 构 和 尺 寸 ， 品种 规 格齐 全 。 常用 的
Ａ Ｐ值 法是 一种 由传 输 功率 或储 能计算 出对应 磁心 Ａ Ｐ值 ， 进 而确定磁心 型号的方法 。 可 以推 导 ， 变 压器 设计 Ａ Ｐ值计 算公式
１
＼
挺
ｌ ０ ０
／ ～
趺粉
＼ ＼ ～
Ｎ ｉ — Ｚ ｎ 铁 氧 体 。 、 ＼
— — 、
、 、