逆变器线圈数量计算

逆变器线圈数量计算

高频变压器参数计算

一．电磁学计算公式推导：

1．磁通量与磁通密度相关公式：

Ф = B * S ⑴

Ф ----- 磁通(韦伯)

B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1 韦伯每平方米=104 高斯 S ----- 磁路的截面积(平

方米)

B = H * μ ⑵

μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)

H ----- 磁场强度(伏特每米)

H = I*N / l ⑶

I ----- 电流强度(安培)

N ----- 线圈匝数(圈T)

l ----- 磁路长路(米)

2．电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式：

E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷

E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸

⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯)

⊿i ----- 电流变化量(安培)

⊿t ----- 时间变化量(秒)

N ----- 线圈匝数(圈T)

L ------- 电感的电感量(亨)

由上面两个公式可以推出下面的公式：

⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得：

N = ⊿i * L/⊿Ф

再由Ф = B * S 可得下式:

N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹

且由⑸式直接变形可得：

⊿i = EL * ⊿t / L ⑺

联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:

L =(μ* S )/ l * N2 ⑻ 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的

因素)

3．电感中能量与电流的关系：

Q L = 1/2 * I2 * L ⑼

Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳)

I -------- 电感中的电流(安培)

L ------- 电感的电感量(亨)

4．根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比

的关系式：

N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽

N1 -------- 初级线圈的匝数(圈) E1 -------- 初级输入电压(伏特) N2 -------- 次级电感的匝数

(圈) E2 -------- 次级输出电压(伏特)

二．根据上面公式计算变压器参数：

1．高频变压器输入输出要求：

输入直流电压： 200--- 340 V

输出直流电压： 23.5V

输出电流： 2.5A * 2

输出总功率： 117.5W

2．确定初次级匝数比：

若初次级匝次级整流管选用V RRM =100V 正向电流(10A)的肖特基二极管两个，

数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式：

N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2) ⑾

N1 ----- 初级匝数 VIN(max) ------ 最大输入电压 k ----- 安全系数

N2 ----- 次级匝数 Vrrm ------ 整流管最大反向耐压

这里安全系数取0.9

由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌ 7.6

3．计算功率场效应管的最高反峰电压:

Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 ⑿

V in(max) ----- 输入电压最大值 Vo ----- 输出电压

Vd ----- 整流管正向电压

Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)

由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌ 525.36(V)

4．计算PWM 占空比：

由⑽式变形可得：

D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)

D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd) ⒀

D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)

由些可计算得到占空比 D ≌ 0.481

5．算变压器初级电感量：

为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波，也就是电流变化量等于电流的峰值, 也就是理想

的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。那么计算初级电感量就可以只

以PWM 的一个周期来分析，这时可由⑼式可以有如下推导过程：

（P/η）/ f = 1/2 * I2 * L ⒁

P ------- 电源输出功率 (瓦特) η ---- 能量转换效率 f ---- PWM 开关频率将⑺式代入⒁式：

（P/η）/ f = 1/2 * (E L * ⊿t / L)2 * L ⒂

⊿t = D / f (D ----- PWM 占空比)

将此算式代入⒂式变形可得：

L = E* D*η/ ( 2 * f * P ) ⒃

这里取效率为85%， PWM 开关频率为60KHz.

在输入电压最小的电感量为：

L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5

计算初级电感量为: L1 ≌ 558(uH)

计算初级峰值电流：

由⑺式可得： 2 2

⊿i = EL * ⊿t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10) 计算初级电流的峰值为: Ipp ≌ 2.87(A)

初级平均电流为： I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)

6．计算初级线圈和次级线圈的匝数： -6

拉, 这样由⑹式可得初级电感的匝数为:

N1= ⊿i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10)/0.25*(1.76*10) 计算初级电感匝数: N1 ≌ 36 (匝)

-3-4

同时可计算次级匝数： N2 ≌ 5 (匝)

7．计算次级线圈的峰值电流：

根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截止时在次级线圈上全部释放

可以有下式：

由⑻⑼式可以得到：

I pp2=N1/N2* Ipp ⒄

I pp2 = 7.6*2.87

由此可计算次级峰值电流为：I pp2 = 21.812(A)

次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= 5.7(A)

6.计算激励绕组(也叫辅助绕组)的匝数：

因为次级输出电压为23.5V，激励绕组电压取12V，所以为次级电压的一半 由此可计算激

励绕组匝数为: N3 ≌ N2 / 2 ≌ 3 (匝) 激励绕组的电流取: I3 = 0.1(A)

逆变器，230V/1000-2000W变压器的绕制和参数电池是12V的？ 一次线圈绕多少，二次线圈又绕多少，请各位大侠

在考虑230V/1000-2000W变压器的绕制时，首先需要明确负载的电流需求。对于2000W的输出功率，若输入电压为12V，则电流需求为约166.7A。这个计算未考虑逆变器的损耗和效率，因此实际应用中，电瓶需要提供更高的输出电流。例如，若电瓶的容量为24A/H，则理论上只能支持约0.14小时，即供电时间不到10分钟，这样的供电时间在实际应用中没有实际意义。

为了确保变压器设计的合理性和可靠性，一次线圈和二次线圈的匝数需要通过精确计算来确定。一次线圈的匝数与输入电压和电流有关，而二次线圈的匝数则与输出电压和预期负载电流相关。具体而言，一次线圈的匝数可通过输入电压与所需电流的乘积来估算，而二次线圈的匝数则依赖于输出电压与二次侧电流的计算。然而，实际设计时还需考虑变压器的效率和损耗，确保输出功率满足负载需求的同时，也要保证电瓶的安全和使用寿命。

设计变压器时，还需要考虑电瓶的容量与输出功率之间的平衡。以24A/H的电瓶为例，若要支持长时间的供电，电瓶的实际输出电流应远小于166.7A，因此一次线圈和二次线圈的匝数需相应调整。一次线圈的匝数可以按照输入电压和期望的较小电流来设计，而二次线圈的匝数则需根据输出电压和预期负载电流来确定。

在实际操作中，为了提高变压器的效率和可靠性，通常会采用多层绝缘和散热措施。同时，还需要考虑电瓶的放电速率和安全限值，以避免电瓶过度放电，导致性能下降或损坏。因此，在设计变压器时，必须综合考虑各种因素，以确保系统运行的稳定性和可靠性。

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