金属磁粉心在太阳能逆变的应用

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应用案例介绍
For 250KW Solar Inverter
TOTAL LOSS: 930W
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应用案例介绍
For 100KW Solar Inverter
Boost 升压电感
峰值电流68 A
磁芯参数
材
质
磁芯个数 电感量（@ 电感参数 0A）
磁芯个数 电感量（@ 0A） 电感量（@ 48A） 电感量（@ 68A） 磁芯损耗 损 耗 铜 损
电感量（@ 48A） 电感量（@ 68A） 磁芯损耗
13.9 W 27.8 W 41.7 W
损
耗
铜
损
总 损 耗
总 损 耗
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型：磁心损耗计算 LdI=NdBAe (dI取Ipk×20%) TOTAL LOSS: 562.5W
C.0.1mm硅钢片设计选型
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型: 磁心损耗计算
A.金属磁粉芯设计选型
LdI=NdBAe
dI取Ipk×20% dI=210×0.2=42A dB=105×42×1000/ (14×28)= 882Guass 12KHZ 882Guass 查表可知道Loss 为 90mW/CC Core loss: 80×504/1000=40.3W Copper loss 25°=145×145× 2.16=45.4W Total loss=90.7W
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金属粉芯与带绕类磁材比较
频率稳定性对比
Permeability
Amorphous
PHD
Si-Steel
Frequency [Hz] Httpt://
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A.金属磁粉芯设计选型
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型： 圈数确定 H=0.4πN*I/Le=0.4*3.14*210*N/34.26=7.6N 电感下降50%为设计基点,从右图可以 知道 H 为200 oe 左右. 所以 N=210/7.6= 27.6T 选圈数为 28T
L A L N 2 ( AL 280nH / N 2 )
200Oe L(@0A)=280×28×28=219 nH L(210A)= 219×48%=105uH 满足需求 电流密度为3A/MM2 , 考虑绕线窗口 确认 COPPER WIRE 80×0.8MM 50% H
A.金属磁粉芯设计选型
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
综合测算： 金属粉芯损耗最低！
562.5
综合评估
LOSS (W)
297.9
272.1
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金属磁粉芯在逆变器应用介绍
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目
逆变器背景要求
录
逆变器电抗器设计需求 金属粉芯特点总结
TOTAL LOSS: 272.1W
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12KHZ 880Guass LOSS 为 90MW/CM3
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型：圈数确定
dB= 1100Guass 看图查表 12KHZ 1100Guass Loss 为 200mW/CC PCore Loss=504CC×200mW/CC=108W 分布式气隙损耗=磁损的10%=10.8W PCu=2.46×145×145/1000=51.7W 漏磁对铜线的涡流损耗=（PCoreLoss+分布式气隙损耗+PCu） ×10%=17W 总损耗=108W+10.8W+51.7W+17W=187.5W
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逆变器电抗器设计需求
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逆变器电感设计需求
高转换效率
---选低损耗磁性材料
纹波电流小
---峰值电流下电感保留50%为基准, 能取得 小的纹波电流.且成本较低
均匀气隙&无机物绝缘
陶瓷体绝缘层
金属磁粉
100%无机物绝缘---无老化风险 均匀气隙---低漏磁损耗,无局部气隙
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金属磁粉芯产品特点
低损耗
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逆变器背景要求
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逆变器背景要求 高转换效率
---器件损耗低。
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型：磁心选定
空间需求: 我们初步选择PHD9232-12-60 , AL:280nH/N2 Le:34.26cm, 窗口面积45cm2 有效截面积14cm2 磁心体积:504cm3
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B.非晶带材设计选型
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型：磁心损耗计算
气隙损耗为磁心损耗的 40% =23.5×0.4=9.4W Loss Core = 32.9W Copper Loss 24T DCR为1.81mΩ Copper Loss 25° = 145×145×1.81/1000=38W 整体损耗为 32.9+38=70.9W 漏磁对 铜线的涡流损耗一般占整 体损耗为 40%, LOSS CU 涡流 =(32.9+38)×0.4=28.4W TOTAL LOSS=99.3W
高寿命、高可靠
---无老化风险
小体积、低重量
---无变压器化、高频化发展
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逆变器背景要求
逆变器由功率 器件、电容、电抗 组成. 电抗器的设计 尤其重要!
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LIpk=NBmAe 考虑到非晶片的噪音, Bm经验值设 计为 0.8T 110μH×210A=N× 0.8T× 1400mm2×0.95 N=28.9 所以选T 为 24T LdI=NdBAe（dI取Ipk×20%） dB= 1375 Guass 查表 12KHz 1375 Guass Core Loss =6.5W/kg×7.18mW/CC =46.67mW/CC PCore Loss= 46.67×504/1000=23.5W
金属粉芯与带绕类磁材比较
温度稳定性对比
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金属粉芯与带绕类磁材比较
综合对比(150KvA整机性能比较)
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应用案例介绍
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter 设计需求：
L(@ 0A) L(@ 210A) Irms Fp Ipeak 空间需求 EFF 210μH 100μH 145 A 12 kHz 210 (A) L180*W150*H180 mm 100% loaded 97.5%
体积小
---选高饱和磁通密度材料
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金属粉芯特点
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金属磁粉芯产品特点
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TOTAL LOSS: 297.9W
B.非晶带材设计选型
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应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型：圈数确定
C.0.1mm硅钢片设计选型
LIpk=NBmAe 考虑到硅钢片的噪音, Bm经验值设计为 0.6T 110uH×210A=N×0.6T×1400mm2×0.95 N=28.9，选N为30T
金属磁粉芯产品特点
成熟度
1.金属磁粉芯有百年发展历程，工艺稳定。 2.全球共有近十家制造商。 3.价格稳定，波动小。
---不会对产品供应造成瓶颈！
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金属粉芯与带绕类磁材比较
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测试结果比 AMCC40 方案整机效率高出 0.2%-0.3% 测试同比 AMCC40 方案整机效率高出 0.2%0.3%
LC滤波电感 电感参数：平均电流29A 电感量800μH 磁芯料号 磁芯参数 绕 损 线 耗 材 质 NPF250060C72 NPF-C 1 2.0mm×3P 38Ts 11.8（Ｗ） 6.5 （Ｗ） 18.3 （Ｗ）
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金属磁粉芯产品特点
高磁通密度
铁硅(Fe6.5Si)---Bs 1.5T 铁硅铝(Sendust)---Bs 1.0T ---电感量软饱和
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测试结果比AMCC100方案整机效 率高出0.1%-0.2%
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6KW太阳能逆变器应用案例
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应用环境:
6kVA 20kHz
Boost电升压电感 电感量1.6mH NPS226060 NPS 4 1.7mm×2P 54Ts 3.5 W 9.6 W 13.1 W
TOTAL LOSS: 544W
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10KW太阳能逆变器应用案例
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整机效率98%
应用环境:
平均电流48 A 磁芯料号
10kVA 20kHz
LC 滤波电感
电感量800μH NPF3060060 NPF 4 783 μH 460 μH 315 μH 电感参数 磁芯参数 峰值电流68A 平均电流48A 磁芯料号 材 质 电感量370μH NPF306060 NPF 3 368 μH 247 μH 184 μH 9.9 W 17.5 W 27.4 W