动车备用逆变电源
浏览次数:1817次 上传时间:2013-12-09 12:15:28

客户产品:动车、地铁备用电源

客户产品要求及电路方案:

产品详情:1KW逆变开关电源

开关频率:30kHz

电路拓扑模式:推挽式开关电路

电源工作环境温度:最高60度,靠自然散热器冷却,没有风机

电源效率:大于86%

采用零通断技术以把开关管损耗降至最低

问题及需求:

电路定型后发现变压器损耗偏低,主要表现为

1.变压器温升偏高

2.变压器体积偏大

3.电源工作效率偏低

4.温度特性差,特别是在80度以上工作时,效率和稳定性都非常不理想

客户需求:

寻求更优异的磁性材料做为主变压器。

客户电路采用推挽电路,并采用零开通技术以提高电源效率,西门子公司电源效率为86%,客户的目标是超过西门子电源效率(由于国外电源是早期电源产品),采用更为优异的软磁材料替代铁氧体在电路中应用采用非晶纳米晶材料做变压器的优点

1.Bs仅次于硅钢,为1.2T,是铁氧体的3~4倍,变压器体积很小

2.损耗不到铁氧体的一半,变压器温升很低

3.居里温度560,稳定性非常好

4.磁导率5万以上,是铁氧体的10倍以上,匝数可以很少(在某些电源甚至可以一匝耦合,不用绕线,直接用外壳做次级)综合以上磁性能参数,非晶纳米晶材料是大大优于铁氧体材料,特别是做主变压器的优势更为明显,在100kHz开关频率下的电源,非晶纳米晶是未来主变压器的主力材料。

实验过程及问题改善:

在客户实验过程中所遇到的问题和改良办法

1、直接用纳米晶替代铁氧体,实际使用起来是有问题;首先是纳米晶的导磁率较高,驱动电流大的话变压器是较容易饱和,所以变压器的匝数和驱动电流要相应减小

2、变压器发热工作不稳定,由于目前纳米晶材料的最佳工作点是在30K-40K间,所以工作频率不能太高或者太低,太高磁芯发热严重且效率偏低,工作频率太低磁芯有声音,目前工作频率选定为30K,机效率可以达到91%以上,非常理想

3、电路要经过严格的调试和试验,由于此前没有纳米晶变压器的相关设计参数,一切只能自行计算调试

后续及发展:

已通过铁道部认证,已开始批量供货,首批100只已交与客户使用,后续大功率电路客户已全部改用纳米晶磁芯作为主变压器进行设计