Determination of the necessary inductor core dimensions for switching electrical energy converters - Русу, Олександр Петрович; Кадацький, Анатолій Федорович; Kadatskyy, А. F.; Rusu, Oleksandr P. (My University, 2018)
Each developer of switching electrical energy converters, sooner or later, faces the need to select or develop an inductor. However, currently, the method of choosing an inductor core for switching converters is very ambiguous, fragmented and confused. In the article, formulas are obtained that allow determining the minimum-necessary product of the core cross-sectional area by the core window crosssectional area for the inductors of the most common switching converters circuits: buck, boost, buck-boost and fly-buck. In addition, the best mode of core operation, from the energy point of view, in which the maximum converters power density is provided both in the transmission and recuperation modes, is analyzed in the article. The article is intended for a wide range of electronics developers, including for specialists engaged in research of switching electrical energy converters. Кожен розробник імпульсних перетворювачів електричної енергії рано чи пізно стикається з необхідністю вибору або розробки накопичувального дроселя. Однак на сьогоднішній день методика вибору магнітопроводів для цих приладів дуже неоднозначна, розрізнена і заплутана. Це призводить до того, що на практиці проектування або вибір дроселя для імпульсного перетворювача електричної енергії перетворюється в ітераційний процес, що полягає в переборі доступних магнітопроводів, з подальшою перевіркою чи задовольняє отриманий результат технічному завданню. Очевидно, що такий метод проектування вимагає значних витрат часу, а його результат може бути далекий від оптимального. У статті отримані формули, що дозволяють визначити мінімально- необхідний добуток площі поперечного перетину осердя на площу поперечного перетину вікна магнітопроводу для дроселів найбільш поширених схем імпульсних перетворювачів: зонижувальної, підвищувальної, інвертувальної і зворотноходової. Крім цього, у статті зроблено аналіз найкращого з енергетичної точки зору режиму роботи магнітопроводу, за якого забезпечується найбільша питома потужність перетворювачів електричної енергії як в режимі передачі, так і в режимі рекуперації,і на підставі проведеного аналізу визначено, що найбільшу потужність можна отримати при роботі магнітопроводу дроселя у граничному режимі. Розглянуто також вплив параметрів реальних магнітних матеріалів, зокрема остаточної намагніченості, на величину максимальної потужності перетворювача. Стаття призначена для широкого кола розробників електроніки, в тому числі і для фахівців, що займаються дослідженнями імпульсних перетворювачів електричної енергії. Використання результатів проведених досліджень дозволяє значно скоротити витрати часу на проектування імпульсних перетворювачів електричної енергії як постійної, так і змінної напруги, а також підвищити їх головні техніко-економічні показники.
Kadatskyy А. F., Rusu О. P. Determination of the necessary inductor core dimensions for switching electrical energy converters / А. F. Kadatskyy, О. P. Rusu // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – 2018. – № 1. – С. 125-134.
Keywords: electrical energy; switching converter/regulator; buck/boost/buck-boos/fly-back converter; inductor; core; cross-sectional area of the core/core window; електрична енергія; імпульсний перетворювач/регулятор; знижувальний/ підвищувальний/інвертувальний/зворотноходовий перетворювач; дросель, магнітопровід; площа поперечного перетину осердя/вікна; Research Subject Categories::TECHNOLOGY