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电源电子变压器最新进展及新品市场分析

发布时间:2010-11-11 浏览次数:338

压电陶瓷变压器与电磁变压器相比,具有体积小,厚度一般小于5 mm,重量轻,结构简单,不怕受潮,不怕燃烧和击穿,电磁兼容性好(包括无电磁干扰和不受电磁干扰)。安全可靠,转换效率超过90%等优点。但是,功率小,现在最大为40W,配套电路比较复杂,工艺流程还不完整,还没有很好解决压制、烧结、磁性激化等工艺问题,规模生产优良率不高,导致成本偏高,价格比现有同容量的电磁变压器贵。因此要推广应用还需要解决一系列问题。

现在压电陶瓷变压器的应用分为两种,一种是由低压变成高压的升压变压器,用于液晶显示器、静电除尘器和高压电源中,国内外都已形成规模生产。另一种是由高压变成低压的降压变压器,现在仍处于研究开发阶段,只有个别的产品投入生产,现在见到已报道的最好的样机,是日本富士通利用LiNbO3单晶制成15 mm×15 mm×0.5mm 的压电陶瓷变压器,工作频率4 MHz,输出功率30~40W,可以用于降压型开关电源。

3.2 电力电子变压器

电源技术和电力电子技术中包含的交流电压变换技术,是一种“纯粹的”电子变压器,也能把低压变成高压进行升压变换,或者把高压变成低压进行降压变换,其主要方法是采用电力电子技术提高电能变换频率,从而缩小电路中的变压器和电感器的体积,并不是取消其中的变压器和电感器。以前,对这种把电力电子电路和电子变压器结合起来的方法,没有引起足够的重视。近年来,随着电力系统要求减少输入和输出谐波,提高网侧功率因数,实现“绿色变换”的呼声日益高涨,国内外开展了“电力电子变压器”的研究,才兴起了研究开发热潮。研究如何用电力电子技术对电力进行变换和控制,用电力电子变压器代替传统的电磁式配电变压器。现在已有单相变换和三相变换等多种电路形式,这种电力电子变压器不但可以用于高压大电流电力领域,也可以用于高压或低压小电流领域,例如一些高压电源发生器和小功率调压电源等。

电力电子变压器与传统的完全依靠电磁式变压器相比,其优点是可以实现闭环控制,输出电压稳定性好,波形好,不存在铁心饱和产生的电压电流波形畸变,体积小,重量轻,空载损耗小,但是工作效率比电磁变压器低,价格贵是缺点。估计今后在解决相关问题后会推广应用。

3.3 可调电感器

电源中改变电感大小的方法通常有两种方法。一种方法是采用带螺纹的软磁铁氧体,改变铁心在线圈中的位置;另一种方法是采用滑动开关,改变线圈匝数,从而改变电感器的电感量。这两种方法有一个共同的缺点,是有可动部分,只能手动调节,不能自动控制。在具体的电源设备中,实现起来比较麻烦。现在可以利用铁心和线路结合的方法,来改变电感器的电感大小,有以下三种方法。

3.3.1 饱和电感法

在铁心上绕两个绕组,一个是工作绕组,通交流;另一个是控制绕组,通直流,改变控制绕组中直流电流的大小,就可以改变铁心的饱和程度,从而改变工作绕组的等值电感大小。这种方法比较早期,饱和电感器和磁放大器的工作原理就建立在这种饱和电感法的基础上。

3.3.2 开关控制电感法

在电感器电路中串联一个双向晶闸管开关,通过双向晶闸管的导通和关断来改变电感器的等值电感大小。这种方法比较新,上世纪80 至90 年代,国内外大量研究开发和生产的正弦能量分配器式交流稳压电源,就建立在这种开关控制电感法的基础上。

3.3.3 正交铁心控制电感法

把C 型铁心的一半旋转90°和另一半对接,一半铁心上绕工作绕组,通交流;另一半铁心上绕控制绕组;通直流。改变直流电流大小,就可以连续改变工作绕组的电感大小,这种方法比较新。上世纪90 年代后,一直在开关电源、逆变电源、交流稳压电源和电力交流串联补偿器和移相器中应用。日本把这种正交形状软磁铁氧体铁心标准化,称为SX型铁心。

从上面可以看出,包括压电陶瓷变压器在内,通过器件和电路的结合,可以开发出电源中新原理的电子变压器来。今后还会有更多的新原理的电子变压器出现。

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