功率因数校正用电感材料
图4是有效磁导率为75的铁粉心的静态磁滞回线,和铁氧体材料相比,有高的Bs值,不易饱和,因此体积至少可减小一半,采用廉价的铁粉作原料,并且不需要开口,没有噪声,成本可大大降低,价格可以和铁氧体比拟,以27×14×11的规格为例,它可以承受400安匝而不饱和,优点突出。
图4μe=75铁粉心的B-H曲线
但是值得商榷的是,可选择作为滤波器的差模电感的磁粉心不仅仅是μe=75铁粉心一种,图5是铁粉心系列μe=75,μe=55,μe=35磁导率随频率变化的曲线,可见它们磁导率随频率上升而下降的趋势不同。图6是MICROMETARS公司-8(μe=35)和上海钢研精密合金器材研究所SF-33(μe=37.5)铁粉心材料的插入损耗曲线,可见吸收峰出现在不同的频率范围内,因此除了考虑电感量大小,磁饱和问题,价格等因素外,还应该考虑抑制噪声的频率范围,来选择不同型号的铁粉心。
图5有效磁导率与频率的关系曲线
图6两种铁粉心的插入损耗曲线
3有源PFC中的电感材料选择
在功率放大的功率因数校正中基本上是采用升压式变换电路,而升压电感是串在输入回路中,电感电流等于输入电流,只要控制电感电流就可以达到控制输入电流。功率开关器件的切换速率ωS远大于工频ωo(ωS=Kωo,K1);L值大得足以使电感中的电流连续,当功率器件开关切换脉冲占空比的变化遵循正弦规律时,即所谓正弦波脉宽调制(SPWM)时电感中流过的电流为:
iL=UpsinωotIpsinωot/Upsin[sinωot+(Dπ/K)](2)
当K1时,
iL=Ipsinωot(3)
即iL与输入电压一样,都是正弦波,相位又相同,从而实现了DF=1,cosφ=1,达到功率因数校正的目的。
从图7中可见,S的控制信号实际上受控于输入电压,开通时由全波整流电路为L充电,关断后L上的电压与输入电压叠加为电容C和负载提供能量,因此PFC中的电感是一个储能电感而且电感量又必须足够的大,在50Hz基波电流上又叠加了高频成份,对于该电感铁心材料提出了相当高的要求,即在强的基波电流作用下不饱和又在高频下有低的损耗。
图7基本升压型有源功率因数校正电路
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