開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載66)

2-1-1-13．雙激式變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測(cè)量

雙激式變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗在工作原理上與單激式變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗是有區(qū)別的。首先雙激式變壓器初級(jí)線圈輸入的電壓是雙極性脈沖，電源在正負(fù)半周期間都向它提供能量。其次，單激式變壓器鐵芯是靠變壓器初級(jí)線圈自身產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁的，而雙激式變壓器鐵芯，除了靠變壓器初級(jí)線圈自身產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁之外，當(dāng)另一反極性電壓脈沖加到變壓器初級(jí)線圈上時(shí)，原勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量還可以反饋給換相輸入電壓進(jìn)行充電。

在雙激式變壓器鐵芯中，磁滯損耗也是由流過變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在鐵芯中產(chǎn)生的；但在單激式變壓器鐵芯中，有一部分勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量要轉(zhuǎn)化成反激式電壓向負(fù)載輸出；而在雙激式變壓器鐵芯中，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的能量基本上都是用于充磁與消磁。因此，雙激式變壓器鐵芯的磁滯回線的面積比單激式變壓器鐵芯磁滯回線的面積大很多，磁滯損耗也大很多。

雙激式變壓器鐵芯渦流損耗的機(jī)理與單激式變壓器鐵芯渦流損耗的機(jī)理基本是一樣的，但雙激式變壓器鐵芯的渦流損耗要比單激式變壓器鐵芯的渦流損耗大很多，因?yàn)椋p激式變壓器鐵芯的磁通密度變化范圍比單激式變壓器鐵芯的磁通密度變化范圍大很多。

根據(jù)（2-65）式和（2-66）式以及圖2-19和圖2-20的分析結(jié)果，我們可以用圖2-27電路來測(cè)試雙激式開關(guān)變壓器的磁滯損耗和渦流損耗。與圖2-25的工作原理基本相同，圖2-27的主要工作原理是，在變壓器初級(jí)線圈兩端加一序列雙極性電壓方波，然后測(cè)試流過變壓器初級(jí)線圈的電流i ；其中，i =iμ +ib ，iμ 為勵(lì)磁電流， ib為產(chǎn)生償渦流損耗的電流。

根據(jù)前面分析，磁滯損耗主要由勵(lì)磁電流iμ 產(chǎn)生的，但雙激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流與單激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的作用并不完全相同。單激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)變壓器貼芯進(jìn)行充磁和退磁外，其存儲(chǔ)的能量只能用來作為反激式輸出給負(fù)載，因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)線圈輸入的電壓是單極性脈沖，變壓器初級(jí)線圈無法換相。

而雙激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流除了用來消磁和充磁以外（即轉(zhuǎn)換成磁滯損耗），其存儲(chǔ)的能量還可以反饋給換相輸入電壓進(jìn)行充電，因?yàn)閯?lì)磁電流存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的方向正好與換相時(shí)輸入電壓的方向相反，兩者作用互相對(duì)消，使原來流過初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流由最大值迅速下降到0，即：反電動(dòng)勢(shì)的能量被迅速轉(zhuǎn)移到輸入電路中，相當(dāng)于能量被重復(fù)利用。

圖2-27中，U是電源電壓，N為變壓器初級(jí)線圈，控制開關(guān)K1、K2、K3、K4組成橋式開關(guān)控制電路，K1和K4為一組，K2和K3為一組，兩組開關(guān)輪流接通與斷開，把電源電壓正反向加于變壓器初級(jí)線圈兩端；R為取樣電阻，通過測(cè)量R兩端的電壓，就可以知道流過變壓器初級(jí)線圈的電流；取樣電壓被送到示波器Dp進(jìn)行顯示。

圖2-28是圖2-27電路中變壓器初級(jí)線圈兩端電壓、電流以及取樣電阻上的電壓波形圖。圖2-28-a是變壓器初級(jí)線圈兩端的電壓波形；圖2-28-b是流過變壓器初級(jí)線圈兩端的電流波形；圖2-28-c是取樣電阻兩端的電壓波形。

在0-t1期間，控制開關(guān)K1和K4接通，同時(shí)K2和K3關(guān)斷；電源電壓U通過K1和K4加于變壓器初級(jí)線圈a、b兩端；流過變壓器初級(jí)線圈的電流i 由 iμ和ib 兩部分組成， iμ和ib 的數(shù)值分別由（2-65）式和（2-66）式?jīng)Q定；其中， iμ為勵(lì)磁電流，其值隨時(shí)間線性上升； ib為渦流損耗電流，其值為常數(shù)，不隨時(shí)間改變。