感线圈的基本参数包括:电感量及精度、线圈的品质因数、固有电容、线圈的稳定性、额定电流。
(1)电感量及精度
线圈电感量的大小,主要决定于线圈的直径、匝数及有无铁芯等。电感线圈的用途不同,所需的电感量也不同。例如,在高频电路中,线圈的电感量一般为0.1μH~100H。
电感量的精度,即实际电感量与要求电感量间的误差,对它的要求视用途而定。对振荡线圈要求较高,为0.2%~0.5%。对耦合线圈和高频扼流圈要求较低,允许10%~15%。对于某些要求电感量精度很高的场合,一般只能在绕制后用仪器测试,通过调节靠近边沿的线匝或线圈中的磁芯位置来实现。
(2)线圈的品质因数
品质因数Q用来表示线圈损耗的大小,高频线圈通常为50~300.对调谐回路线圈的Q值要求较高,用高Q值的线圈与电容组成的谐振电路有更好的谐振特性;用低Q值线圈与电容组成的谐振电路,其谐振特性不明显。对耦合线圈,要求可低一些,对高频扼流圈,则无要求。Q值的大小,影响回路的选择性、效率、滤波特性以及稳定性。一般均希望Q值大,但提高线圈的Q值并不是一件容易的事,因此应根据实际使用场合,对线圈Q值提出适当的要求。线圈的品质因数为
式中 ω--工作角频
L--线圈的电感量;
R—线圈的总损耗电阻,它是由直流电阻、高频电阻介质损耗等所组成。
为了提高线圈的品质因数Q,可以采用镀银铜线,以减小高频电阻;用多股的绝缘线代替具有同样总截面的单股线,以减少集肤效应;采用介质损耗小的高频瓷为骨架,以减小介质损耗。采用磁芯虽然增加了磁芯损耗,但可以大大减小线圈匝数,从而减小导线直流电阻,对提高电感线圈Q值有利。
(3)固有电容
线圈绕阻的匝与匝之间存在着分布电容,多层绕组层与层之间,也都存在着分布电容。这些分布电容可以等效成一个与线圈并联的电容Co。这个电容的存在,使线圈的工作频率受到限制,Q值也下降。等效电路,实际为一由L,R,和Co组成的并联揩振电路,其谐振频率称为线圈的固有频率。为了保证线圈有效电感量的稳定,使用电感线圈时,都使其工作频率远低于线圈的固有频率。为了减小线圈的固有电容,可以减少线圈骨架的直径,用细导线绕制线圈,或采用间绕法、蜂房式绕法。
(4)线圈的稳定性
电感量相对于温度的稳定性,用电感的温度系数αL表示式中L2和L1分别是温度为t2和t1时的电感量。
对于经过温度循环变化,电感量不再能恢复到原来值的这种不可逆变化,用电感的不稳定系数表示。式中L和Lt分别为原来和温度循环变化后的电感量。
温度对电感量影响,主要是因为导线受热膨胀,使线圈产生几何变形而引起的。减小这一影响的方法,可采用热法(绕制时将导线加热,冷却后导线收缩,以保证导线紧紧贴合在骨架上)温度增大时,线圈的固有电容和漏电损耗增加,也会降低线圈稳定性。改进的方法是,将线圈用防潮物质浸渍或用环氧树脂密封,浸渍后由于浸渍材料的介电常数比空气大,其线匝间的分布电容增大。同时,还引入介质损耗,影响Q值
(5)额定电流
主要是对高频扼流较长和大功率的谐振线圈而言。对于在电源滤波电路中常用的低频阻流圈,额定电流也是一个重要参数。
滤波电感一般采用铁氧体材料,它可以方便地与穿心电容组合起来,形成复合滤波器,在高性能滤波器中,也采用线绕电感。但需注意,铁氧材料在大电流下会发生磁饱和,降低滤波器效能。
在全桥逆变器中,输出滤波电感是一个关键性的元件,并网系要要求在逆变器的输出侧实现功率因数为1,波形为正弦波,输出电流与网压频率相同。因而,电感值选取的合适与否直接影响电路的工作性能。对电感值的选取,可以从以下两个方面来考虑:
电流的波纹系数
其中电感两端电压,考虑到当输出电压处于峰值附近,即时,输出电流波纹大,设此时开关周期为T,占空比为D,
在本系统中,开关管的工作频率取电流波纹系数计算
因此,要保证实际电流纹则滤波器电感满足。
逆变器的矢量三角形关系,
在实际设计过程中,由于电感的体积、成本等因素的影响,一般只需考虑电感的下限值,即取稍大于下下至即可。另外需要特别指出的是,以上的计算是建立在额定输出电压,即的基础上,考虑到实际情况下网压的波动范围,在设计电感时最终选取电感值,电感的额定电流为。
输入电容的设计
注入电网的平均功率,是角频率,是时间。
因此,中间直流侧电压有小的脉动,同时由前述的Boost的光伏阵列的输出电流是在直流之上叠加了一个高频分量。同时雷击等尖峰电压和一些额外的因素引起的波动会对逆变器造成影响。因此有必要设置输入电容,使其与光伏阵列与逆变器之间的导线上的分布电感组成一个低通滤波,使各部分产生的干扰尽量功率电感、共模电感、电感线圈、色环电感、一体成型电感、磁珠电感、工字电感、塑封电感、高频电感、绕线电感、贴片电感、磁胶(NR)电感、大电流电感、电感厂家不影响另一部分。
由经验值可得:输入电容的值一般取。
考虑到耐压,我们选取2个的电解电容进行串联。由于电容的串联涉及到均压的问题,采用并联均压电阻的措施。采用每组并联的电容上并联一个电阻,由三个电阻串联组成。
功率因数(PF)
当逆变器的输出大于其额定输出的20%,平均功率因数应不小于0.85(超前或滞后),当逆变器的输出大于其额定输出的50%,平均功率因数不应小于0.95(超前或滞后)。
行而设计的大多数逆变器功率因数接近1。
工作频率
逆变器并网时应与电网同步运行。逆变器交流输出端频率的允许偏差为电网额定频率为。
直流分量
并网运行时,逆变器向电网馈送的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%或5mA,应取二者中较大值。
发射要求
在居住、商业和轻工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射应不超过GB 17799.3规定的发射限制;
连接到工业电网和在工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射不应超过GB 17799.3规定的发射限制。
太阳电池阵列输出功率数学模型