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标题: 高手教你如何计算逆变器输出滤波电感 [打印本页]

作者: forsuccess 时间: 2015-4-12 23:43 标题: 高手教你如何计算逆变器输出滤波电感

在全桥的逆变器当中，滤波电感是非常重要的一种元件，电感值的确定将直接影响到电路的工作性能。本篇文章将为大家介绍一种逆变器当中滤波电感的计算方法以及所用材料。
　　想要确定逆变器当中的滤波电感值，我们首先需要确定电感的LC值，而后在此基础上来进行设计。
　　一般来说，逆变滤波电感使用Iron Powder材料，或High Flux、Dura Flux材料，Ferrite也可以。一般应保证其铁损与铜损有一个比例，如0.2~0.4，之所以不用0.5（此时效率最高），是因为散热的问题。

　　对于上图所示的半桥逆变电路，由于其输出为正弦波，按照电路原理，其在输出过零点时，SPWM波的占空比最高（0.5，不计死区时间），此时电感上的dB最高，ripple电流也最大，为：
　　Ippmax=Vi/（4fL）（1）
　　f为SPWM波频率，L为滤波电感量。
　　相应的B值为：
　　Bpkmax=10e8*Vi/（8fAN）（2）
　　A为磁芯截面，N为匝数，单位为厘米克秒制，磁密单位为Gauss。将（1）式代入（2），可得：
　　Bpkmax=10e8IppL/（2AN）（3）
　　当输出电压瞬时值不为零时，可经由Bus电压减输出电压而得出L上的电压，再按照占空比的频率可得每一个SPWM周期的Bpk，其与输出电压的关系如下：

　　Vo/Vi在图中最高比例为0.5，这只对输出峰值等于Bus电压的情况。在实际使用中，如果需要更高的输出精度，Bus还会降低，比值相应变小。同时也可以看出，输出电压越高，磁密变化越低。上图可以帮助我们理想磁芯内的磁密变化，却并不利于直接计算损耗。
　　下图给出了在不同输出电压峰值的情况下，平均损耗与最大损耗在不同材料下的比值。当然，损耗最大发生在输出为零的情况。

　　在实际设计时，只需知道输出电压峰值及Bus电压大小。按式（2）或（3）再经由Steinmetz公式Pmax=k*Bpkmax*n*f*m就可知Pmax，从而可知Pave，也就是您所设计电感的铁损。
　　至于铜损，相信再简单不过了，按输出电流有效值乘L的DC电阻就可以了。ripple就不必考虑了，太麻烦。如果频率够高，有涡流的话，再乘一个系数。倒是温度系数不得不考虑。
　　下面给出一些材料的n值，方便查找曲线：
　　Micrometals
　　

　　其它材料，厂商都有提供n值，或者其它类似参数，到时再算一下。
　　还有一点，通过控制理论和上述方法算出的最优解未必符合，自已取舍了。
　　本文主要给出了全桥逆变器当中滤波电感的计算方法，并对滤波电感的材质的选择进行了建议，对新手设计者来说有着很大的帮助。希望大家在看过本篇文章之后，能学会逆变器当中滤波电感的计算方法，从而为自己的设计打下坚实的基础。

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