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2024
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光伏和储能磁性元件的设计与应用
未来的主流能源,将与车、家庭、基建结合;高功率密度、低成本是不变的追求。 铝线设计:节省导体成本,中大功率有成本优势,铝线比铜线有重量优势。
作者:
未来的主流能源,将与车、家庭、基建结合;高功率密度、低成本是不变的追求。
光伏逆变器用主要功率磁性元件有升压电感和逆变电感,其设计思路多样
合金磁粉芯设计
目前的主流设计之一,使用材料以铁硅、铁硅铝、气雾化铁硅铝为主,性能适中,电感随电流增大而逐步减小,噪音较小,应用比较成熟;
更低价格、高性能(低损耗、高Bs)合金磁粉芯材料研发进度缓慢,限制了电感成本的降低;
铁氧体、铁基非晶、硅钢片设计
共同点是,在饱和点前,电感随电流的增加变化很小,但在接近饱和点时电感急剧下降,设计时要增加气隙并考虑边缘磁通的影响。
铁氧体:铁芯损耗很小,但Bs小容易饱和,体积大,常用于小功率或高频率电感设计,温度对性能影响较大;
铁基非晶:抗饱和能力强,铁损比铁硅铝低,温度稳定性好,噪音大,在中大功率产品应用较多;虽然带材价格不高,但加工相对困难,所以目前成品铁芯价格下降空间不高。
硅钢片:低频、大功率场合使用,部分差模电感也用硅钢片设计;
磁组合设计
磁组合的方式很多,设计时考虑最小Bs材料。
硅钢片,非晶/合金磁粉芯:中大功率,三相四柱,三相七柱等设计思路。
合金磁粉芯之间的组合:综合考虑电感的DC BIAS、损耗、价格的一种设计。现在材质品种比较齐全,使用这种设计比较少。
铁氧体/合金磁粉芯:双BOOST应用较多,采用磁集成技术,共轭为铁氧体;独立电感设计时铁氧体Ae应大1.2倍左右为宜;尽量选择高温高Bs铁氧体。
铝线设计:节省导体成本,中大功率有成本优势,铝线比铜线有重量优势
采用漆包铝线或膜包铝线;铝线重量和价格有较大优势;在△B不变时,需要结合方案指标考虑线损提高的温升问题是否可控,总成本降低约10%左右;
成功案例20KW、25KW、33KW、40KW、60KW、80KW、110KW、320KW等;
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