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电力电子技术中磁性元器件的新进展似的

发布时间:2021-07-17 13:29:18 阅读: 来源:回转支承厂家

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(铁磁式倍频器和分我们第1时间为您解决频器),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,是推制定重点产业技术改造投资指南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》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。同时也真诚的邀请电力电子技术专家和工作者,把电力电子技术中各种磁性元器件的要求和信息,通过《国际电子变压器》传送给电子变压器行业,以便研发和生产的电子变压器,更好的满足电力电子行业要求。

2磁性元器件用软磁材料的新进展

电力电子技术中磁性元器件采用的软磁材料有硅钢、软磁铁氧体、高磁导铁镍合金(坡莫合金),非晶和纳米晶合金以及磁粉芯和薄膜。下面分别介绍软磁材料近十年来取得的新进展。

2.1硅钢

硅钢是电力电子技术中低频大功率磁性元器件常用的软磁材料,近十年来,从调整硅含量,减少厚度和改进工艺方面对它进行改进,使性能不断提高,工作频率范围没有斑点、气泡、脱层;镀铬件无烧伤、铬刺、脱层;发黑件色泽均匀;其它零件表面无明显磕碰、凹痕、锈蚀、毛刺等从工频,扩大到400Hz~10KHz中频,最高达到200KHz~315KHz高频。不但用于大功率电源变压器,也可以用于追求体积小和环境适应性好的高频小功率开关电源变压器。

调整硅钢中的硅含量,从3%增加到6.5%,可以使它性能趋向最佳,磁导率升高,损耗下降,磁致伸缩系数变小,但是硅含量增加,硅钢延伸率下降,不能再采用轧制工艺直接生产。20世纪90年代初,日本开发成功用化学沉积法生产6.5%硅钢带材的大规模生产工艺。到1998年可大量生产0.50~0.05mm厚6.5%硅钢,宽度最比如Puma Ignite跑鞋大为640mm。2001年我国也试制成功6.5%硅钢。可以作为400Hz~10KHz中频磁性元器件大量使用的软磁材料。例如0.1mm厚6.5%硅钢在400Hz1T下损耗为5.7w/kg,0.1mm厚3%硅钢为717、主机外形尺寸㎜:720×580×1950.2w/kg,在10KHz0.1T下损耗0.1mm厚6.5%硅钢为8.3w/kg,0.1mm厚3%硅钢为18w/kg。也就是说,用它们制造中频电源变压器,在保证一定损耗的条件下,6.5%硅钢工作磁通密度比3%硅钢高,用铁量减少。还有6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×左右,比3%硅钢小8倍,可以降低人体敏感的400Hz~40KHz中频段的可闻噪声。日本已用0.1mm厚6.5%硅钢制造出一台200KVA400Hz中频电源变压器,磁通密度为0.5T,用铁量为250Kg,用铜量为125Kg,总重量为420Kg,可闻噪声70db。用0.1mm厚3%硅钢,磁通密度为0.3T,用铁量为320Kg,用铜量为160Kg,总重量为550Kg,可闻噪声80db。同时,1998年日本采用同样的化学沉积工艺生产出硅含量梯度分布的低剩磁硅钢,磁通变化量△B可达1.2T左右,远大于3%硅钢的0.5T,可用于大功率脉冲变压器。

减少硅钢带材厚度,可使涡流损耗下降。到20世纪90年代,大功率50Hz磁性元器件使用的冷轧硅钢厚度,已从0.35mm下降到0.23mm,在50Hz1 范围,1.7T下的损耗可下降0.12~0.15w/kg。90年代初采用三次再结晶轧制和处理工艺,轧

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