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大功率回掃充電變壓器工作狀態的幾點分析

 具體如我所某種產品為例,任務書提出充電時間為1=160113,次級放電時間為trf=250Vs,人工線電壓為5000V,初次級匝比為1/12,初級峰值電流P=53A,那么我們利用式⑤可計算出,初級勵磁電感可以看出,此時L,臨界電感為L',在這個L'條件下,tL/Vo I,即在開關管BG1截止時間終了時,次級繞組的放電電流正好下降到零,在下個周期開始時,初級繞組N,中的電流I,正好也從零開始。

  磁化電流不連續狀態從上面論述中可推理出,當初級電感小于臨界電感(L,  磁化電流連續狀態當<11時,即開關管關斷時間小于次級能量釋放時間時,次級線圈N的電流還沒有衰減到零,即又開始新一周期充電。但應注意,這時初級繞組N,中的電流并不是從零開始上升的具體波形從略。

  回掃充電變壓器的特點以上即是單端反激開關變壓器的幾種工作狀態的簡單分析,雷達發射機調制器中回掃充電變壓器工作原理基本上與此相同。但是由于充電變壓器對人工線充電精度的要求,需要一定的調整時間,所以大都工作在不連續狀態。在磁化電流不連續工作狀態時,開關管導通時間ton內,變壓器初級電感L,儲存的能量是=4,換算為功率是Pi=W/T=0.5假定電路沒有損耗,根據能量守恒原理,通過變壓器次級向人工線釋放的能量應該相等,即L,V=CU、C為人工線總電容量,u即為人工線充電電壓,所以這一點與回掃充電變壓器純阻負載有所區別;在一般的線路中,可推導出,當為己知時,由此式可看出,輸出電壓1與有關,愈大則輸出電壓愈高,反之負載電阻1愈小,則輸出電壓愈低。但是通過⑥可看出,工作在調制器回路的充電變壓器,負載即人工線的電容童C越小越高:電容量越大,越小。這也是回掃充電變壓器區別普通單端反激式開關變壓器的一個特點設計中應注意的問題我們都知道,反激型開關變壓器工作在磁滯回線的第一象限,且回掃充電變壓器的初級峰值電流都比較大,以及開關管動作造成的開關噪聲和浪涌電流可以造成變壓器鐵芯飽和。設計時,應充分考慮這一問題,解決鐵心飽和,一般有采取去磁電路、大容量鐵芯等方法,但我們一般都采取在磁路中加入氣隙的方法,因為加入適當的氣隙,增大了磁阻,使回線變得扁平,在相同的直流偏置下,所對應的B值較低,使鐵芯不易飽和。在磁路中,由于空氣隙的ue值約等于1,遠小于鐵芯的11值,所以它儲存了磁場的大部分能量,所以需合理選擇空氣隙的長度,基本公式為我們-般認為氣隙長度為磁路長度的丨°/3%比較合適,這樣既提篼了鐵芯的抗飽和能力,又使得變壓器的漏感控制在一個比較小的范圍內。確定合理的空氣隙長度丨,這樣取得較理想的低B,磁滯回線,再合理選擇AB值,可保證初級完全的儲存能量,并能使得初級的di/dt有良好的線性度,提高充電精度和穩定度。這不完全等同于我們普通的濾波電感器的設計方法。

  關于磁通復位問題前面論述中,我們知道,回掃充電變壓器的工作原理是單端反激式開關變壓器,工作在回線的第一象限,隨著初級電流I,的增長,初級磁通也隨之不斷增長,同樣由于是反激式,當次級釋放能量時。隨著次級電流12的增長,次級通,也隨之逐漸減小。如公式所示:V八通過以上兩式我們可推導出4所以根據上式可看出,設計所需的各項指標如V,等必須滿足上式關系,當然這里的t.,特指的是次級電流給人工線充電時間。

  假如在每一個工作周期結束時,磁通沒有回到周期開始時的出發點,則磁通將隨著周期的重復而逐漸增加,工作點B值不斷增大,使得鐵芯趨于飽和,電流變大,從而造成開關管的損壞。

  噪聲與溫升在大功率調制器中,回掃充電變壓器的噪聲大和溫升篼一直是個無法回避的問題,我們在工程實踐中發現,合理的結構形式和取值,能較好地改善這兩個問題。比如,擯棄以前傳統的箍帶與底座的固定方式,而采用上下壓板的結構形式,適當地選取工作時的AB值,噪聲有了明顯減小。

  關于溫升問題,我們知道變壓器的溫升主要是由鐵損和銅損兩部分組成,那么降低溫升主要從這兩個方面著手解決。鐵損是和鐵芯工作時動態磁滯回線的面積成正比,所以我們要根據變壓器工作時的脈沖寬度及重復頻率合理地選擇AB值和鋼帶厚度,同時也要根據初級有效電流的大小和等效頻率合理地選擇導線線徑。

  結束語在脈沖重復頻率變化范圍較大,負載變化范圍寬以及紋波電壓要求較高的電氣設備中,回掃充電變壓器己得到了很好的應用。但如何進一步提高回掃變壓器的效率以及更好地降低溫升和噪聲,還有很多有意義的工作要做。上文只是本人根據平時的工作實踐,談談一些淺顯的體會,歡迎大家批評指正。

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