CUK變換零紋波電流的實(shí)現(xiàn)

1、實(shí)現(xiàn)電流零紋波耦合電感的計(jì)算以I和1?；ハ囫詈蠟槔齺?lái)說(shuō)明零紋波實(shí)現(xiàn)條件E如圖1所示，由文獻(xiàn)1的論述可知，當(dāng)兩電感L （N匝）和L （N匝）耦合時(shí)，L為激磁電感，L為1122mi1原邊漏感，L為副邊漏感，折算關(guān)系為L(zhǎng)=L +L，L=L +L，顯然電感兩端的紋波電壓為i11 m i1 2 m i1(1)圖1 電感耦合Cuk變換器令Ve1=Ve2=Ve，聯(lián)解式（1）可得fdii_ V. 礦W 曷=晝J （2）式中：+ 石Lm （3）稱(chēng)為等效原邊電感匕巳+熱Lm （4）稱(chēng)為等效副邊電感設(shè)耦合系數(shù)k=(5)電感匝比n=(6)則式（3）、（4）變?yōu)楣ざ?L虹(7)I F匕巧-(8)由式(7).(8)可

2、得出如下結(jié)果：當(dāng)n=1時(shí)，Lep=L1(1+k), Les=L2 (1+k)其效果是使電感增加(1+k )倍，使原副邊紋波電流減小到1/(1+k)。當(dāng)n1,即*1，即 N1N2，且 k=1/n 時(shí)，Lep8, Les=L2其效果是使原邊紋波電流為零，副邊紋波不變。這可以解釋為：零紋波的取得只是把互相耦合的兩個(gè)線圈中的紋波都推向(或集中在)一個(gè)線圈中， 余下的一個(gè)線圈流過(guò)的電流為直流電流。從磁路理論說(shuō)明紋波降低的原理兩電感的繞制情況如圖2。兩個(gè)耦合電感的等效磁路模型與變壓器的漏感模型(圖3)是相同的，繞組1的耦合系數(shù)可定義為.-Im： ,、匕=n (9) 式中：9 m和9 u如圖2所示。電感UI

3、繞線結(jié)構(gòu)因?yàn)関=Nd里/dt,上式也可寫(xiě)成ta Ni!k1=虱涕(10)根據(jù)等式N =Li可得寸明 .L 甲寸小明一隊(duì),以(11)因此ki可看成是圖3所示模型中電感電壓的分壓系數(shù)。圖中理想變壓器原邊電壓vip與輸入電壓有 相同的形狀，只是幅值減少了匕倍。選擇變壓器變比Ni/N2使變壓器副邊電壓等于原邊輸入電壓v，相同的 電壓同時(shí)加在電感L兩端，所以L上的電流紋波將為零(di/dt=vL /L =0)。因此，電感L上電流零紋波 1212121212的條件為ki=Ni/N2(12)MM圖3耦合電感的等效電路模型這個(gè)條件可以這樣理解，兩繞組的匝比必須完全補(bǔ)償初級(jí)繞組的漏磁通，從而使原邊繞組在副邊感

4、應(yīng)出的電壓等于原邊給定電壓。利用等效磁阻模型推導(dǎo)耦合電感的計(jì)算公式圖4為耦合電感的UI繞線結(jié)構(gòu)圖及其T型磁阻等效模型。因?yàn)椋渲幸粋€(gè)繞組中通有直流電流， 為了防止磁芯飽和，圖中磁芯需加氣隙。且從后面的分析可知，繞在同一磁芯上的兩個(gè)電感繞組就是通過(guò) 調(diào)整氣隙大小才能實(shí)現(xiàn)零紋波的。圖4(b)中，、Rx2分別為兩氣隙的磁阻，R1為磁芯的磁阻。計(jì)算公式如下：Ri=xi/M %R1=1e/p %式中：和1e分別為磁芯的等效截面積和等效磁路長(zhǎng)度4。在文獻(xiàn)4中介紹了磁芯等效磁路長(zhǎng)度1e的測(cè)定方法，而且說(shuō)明了對(duì)于一個(gè)給定的磁芯，它的等效 磁路長(zhǎng)度是固定不變的。由圖4(b),并結(jié)合前面得出的零紋波條件k=N1/N2可得零紋波的磁阻表示式為(a) 耦合電感的UI繞線結(jié)構(gòu)圖(b) T型磁阻等效模型圖4 耦合電感UI繞線結(jié)構(gòu)與磁阻模型由圖4(b)所示的模型，如果假設(shè)圖中所示巳經(jīng)實(shí)現(xiàn)了輸出電感電流零紋波，即didt=0，那么由 磁路基爾霍夫第二定律可得原邊電感(即輸入電感)的計(jì)算式為L(zhǎng)i=Ni2/(Rxi+Ri#Rx2)(14)考慮磁飽和限制時(shí)，有下式成立L頂(1頃或所以有N 巳由&(I+I )(15)1imax 2max結(jié)合式(13)，有N=N 房