变频空调用PFC电感的仿真研究

doi:10.11985/2018.01.005

摘要/Abstract

摘要：

针对变频空调用功率因数校正（PFC）电路中的电感在运行时存在局部过热、温升较高的情况,本文采用电磁热耦合仿真对其进行了优化设计。通过有限元分析,搭建了PFC电感三维电磁热场的仿真模型,利用电磁仿真计算得出PFC电感的功率损耗,并将其作为热源进行了热场模拟。通过改变绕组的匝数和磁心的尺寸,模拟了四组不同的设计方案,分别进行了磁场-热耦合分析,从中给出了优化设计方案。实际运行表明,优化后的PFC电感有效降低了温升和损耗,设计方法对于其他电感器件的设计具有参考价值。

关键词: 变频空调, PFC电感, 有限元, 电磁热场

Abstract:

In view of the local overheating and the higher temperature rise of the inductance in the power factor correction (PFC) circuit of the inverter air conditioner during operation, the electromagnetic coupling simulation is adopted to optimize the design of the inductor. The three-dimensional electromagnetic thermal field simulation model of PFC inductor is established by the finite element analysis method. The power loss of each component of the reactor is calculated by electromagnetic simulation, and the thermal field is simulated as a heat source. By changing the number of turns and the size of the magnetic core, four different design schemes are simulated. The magnetic field thermal coupling analysis is carried out, and the optimal design scheme is given. The actual operation shows that the optimized PFC inductor effectively reduces the temperature rise and loss, and the design method is of reference value for the design of other inductors.

Key words: Variable frequency air conditioner, power factor correction inductance, finite element analysis, electromagnetic thermal field

中图分类号:

TM402

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图/表 20

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参考文献 11

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特性	气雾化铁硅铝	非晶磁粉心	高磁通粉心	铁镍钼粉心	破碎铁硅铝粉心	铁硅粉心
成分组成	Fe-Si-Al	Fe-Si-B	Fe-Ni	Fe-Ni-Mo	Fe-Si-Al	Fe-Si
居里温度/℃	600	415	500	400	600	700
Bs/Gs	10 500	15 600	17 000	7 500	10 500	18 100
损耗/(mW/cm³)(100kHz,0.1T)	320	750	450	450	650	1 500
%Ldc @100 Oe(60μ)(%)	56	68	77	53	48	74
相对成本	低	中	高	高	低	低

	a/mm	b/mm	c/mm	d/mm
方案一	42	43	18	16
方案二	36.6	61.6	39	14.4
方案三	42	50	24	16.5
方案四	42	46	20	16.5

	最高温度/℃	室温/℃	铜损/W	铁损/W
方案一	99.7	21.6	6.68	1.9
方案二	114.6	21.6	8.40	3.2
方案三	86.9	21.6	6.58	1.7
方案四	84.5	21.6	6.58	1.9

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