一种开关控制可调电感器的制作方法

文档序号:12477007
一种开关控制可调电感器的制作方法与工艺

本发明属于电子领域,本发明涉及一种开关控制可调电感器。



背景技术:

电感器是各种电力电子功率变换器的重要元件,可用于实现滤波、谐振等功能需求。一般的电感器件,其感量在设计完成后即固定,而不能根据不同的变换器工况进行合理的调整,实现功率变换器性能的最佳化。例如,在无线电能传输系统中,随着传输工况的不同,可能会发生谐振环路的失效。因此,通过动态调整电感值,可以实现谐振式无线电能传输系统的性能最佳化。

为了实现电感量的可控,现有技术通常利用磁芯的非线性特性来实现感量的调整。因此,需要对磁芯进行偏磁,从而改变电感量。如CN 1301390A中的可调电感,通过采用两个电感绕组的串联或并联,使电感绕组产生的交流磁通在偏磁绕组上抵消,从而避免了电感绕组与偏磁绕组的耦合。这种方案只是适合于直流电感器来调节增量电感量,而不适用于交流电感器来调节交流(幅值)电感量。另外,由于其电感线圈产生的磁通并不通过偏磁绕组所在的磁路,使得该方案的磁芯利用率低。

CN 102306533 A中的可调电感器方案使用感量控制螺栓来调节磁芯气隙的大小来改变电感器的感量。由于不能通过电参数动态调整感量,因此本质上与传统定感值电感相同。

目前还有的可调式电感,使电感线圈与电感量控制线圈的磁路在空间上相互正交,从而使得两者磁通是相互正交的,通过改变控制线圈上直流电流的大小来间接改变电感磁芯的饱和程度,从而改变电感量。该方案控制方法比较繁琐,同样需要利用磁芯的非线性特性,磁芯利用率低,而且电感量控制范围比较小。

综上所述,现有技术的可调电感器普遍存在磁芯利用率低、体积相对较大、电感量相对较小、电感量变化范围小的缺点。



技术实现要素:

本发明的目的在于利用开关调整电感器的等效感量,实现电感量的动态调整。

为实现上述发明目的,本发明的技术方案是:

一种开关控制可调电感器,包括磁芯,磁芯上设有主电感绕组,所述磁芯上还设有控制电感绕组,控制电感绕组连接有1个或多个并联的调节电路,每一路调节电路均有独立的开关控制,通过接通或断开相应的开关,实现对主电感输入端等效感量的调节。

进一步的改进,所述调节电路包括螺线圈电感,螺线圈电感中插有磁芯。

进一步的改进,所述调节电路包括电容器。

进一步的改进,所述开关为半导体开关管。

进一步的改进,所述磁芯上设有2个或2个以上控制绕组。

进一步的改进,所述磁芯上设有2个或2个以上的主电感绕组。

进一步的改进,所述磁芯为铁粉芯或铁氧体。

本发明的有益效果是:

本发明的可调式电感不需要磁芯工作于非线性区,而实现电感的感量可调。本发明中的调节方法具有损耗低,电感线性度好等优点。克服了现有可调电感器存在的调整方案复杂、损耗高等缺点。

附图说明

图1为本发明的原理示意图;

图2为实施例1的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本发明的原理如图1所示,其中L0为主电感绕组,Lc为控制电感,L1~Ln为调节电路,L0输入端的等效电感L0eq的电感量的调节通过相应的控制开关S1~Sn实现,调节过程不需要额外的偏磁激励源,只需要维持开关的导通或断开。

当某个调节电路的电感Ln接入时,L0输入端的等效电感L0eq为:

其中,Qn为控制电感环路的Q值,其定义为电感Lc加Ln的阻抗与控制环路等效串联电阻的比值。

kn为L0与总控制电感的等效耦合系数,其定义为:

由此可见,电感量的调节仅与主电感L0与控制电感Lc的耦合系数以及Ln的大小相关。因此,控制电感的不需要很大的储能电感,仅需要适当调整绕制的分布,即可实现耦合系数的调节。通过相应的开关动作,实现主电感输入端的等效电感调整。

若将Ln替换为电容器,也可以实现感量调整的目的,其电容器件可等效为Ln为负值。感量的调整原理相同。

图2是本发明的连接示意图。主电感L0与控制电感Lc绕制在的环形磁芯上,环形磁芯具有储能及耦合的作用。调节电路中的L1,L2,L3均插有棒状磁芯,调节L1,L2,L3的棒状磁芯规格及位置,即可实现对kn的调整。

根据不同的应用,S1、S2、S3可以单个开通或者多个开通,从而调整等效的耦合系数kn。当多个开关导通时,kn计算式中的Ln应替换为相应的并联电感值。开关可采用半导体开关管。

根据不同的应用,环形磁芯、棒状磁芯的材料可以为铁粉芯、铁氧体等。主电感和控制电感的个数也可按需要设置为多个。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

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