【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性电感设计领域，尤其涉及一种基于磁粉芯的非线性电感设计方法及装置。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，电力电子技术不断提高。
2、功率电感是电力电子变换器中的重要组合部分，对电力电子变换器的性能和可靠性有重要影响。为避免在重载时磁心饱和导致电感量急剧下降，功率电感一般采用非线性电感。当前，非线性电感的设计参数主要由技术人员根据经验进行选择和确定。
3、但是，根据人为经验来确定非线性电感的设计参数，设计效率较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于磁粉芯的非线性电感设计方法及装置，用以解决现有技术中根据人为经验来确定非线性电感的设计参数，设计效率较低的缺陷，实现对可行设计数据以及最优设计数据的智能确定，有效提高对非线性电感的设计效率。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于磁粉芯的非线性电感设计方法，包括：
3、获取电感基本构件、额定参数值和电感参数约束值以及多个电感设计数据；其中，所述电感基本构件中包括待使用多种磁粉芯制造的磁心，所述电感设计数据中包括所述磁心的尺寸取值以及待用于制造所述磁心的多个磁粉芯类型；
4、在所述多个电感设计数据中进行遍历，根据遍历到的第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值以及所述额定参数值，确定相应的第一电感参数值；其中，所述第一电感设计数据为所述多个电感设计数据中之一；
5、在确定所述第一电感参数值与所述电感参数约束值匹配的情况下，确定所述第一电感设计数据为可行设
6、根据所述可行设计数据、所述电感损耗值和电感体积值，确定最优设计数据。
7、在一种可选的实施方式中，所述磁心中包括磁轭和磁柱，所述磁轭为待使用第一类型磁粉芯进行制造，所述磁柱为待使用第二类型磁粉芯进行制造；
8、所述电感基本构件中还包括绕组、空气间隙和绝缘垫片；
9、所述磁轭通过所述绝缘垫片连接所述磁柱，所述绕组缠绕在所述磁柱上，所述空气间隙位于所述磁轭与所述磁柱之间；
10、所述磁心的尺寸取值中包括磁轭尺寸取值、磁柱尺寸取值和绕组规格。
11、在一种可选的实施方式中，所述根据遍历到的第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值以及所述额定参数值，确定相应的第一电感参数值，包括：
12、将所述磁心划分为磁柱区域、磁轭中部区域和磁轭端部区域；
13、根据所述磁心的尺寸取值中的所述磁轭尺寸取值和所述磁柱尺寸取值，确定所述磁柱区域、所述磁轭中部区域和所述磁轭端部区域的区域尺寸取值；
14、建立与所述磁柱区域、所述磁轭中部区域和所述磁轭端部区域对应的电感磁路模型；
15、根据所述区域尺寸取值、所述电感磁路模型以及所述额定参数值确定所述第一电感参数值。
16、在一种可选的实施方式中，所述电感磁路模型中包括待确定阻值的磁心磁阻、空气磁阻以及绕组磁阻，所述额定参数值中包括额定电感量，所述第一电感参数值中包括直流偏置电感值以及绕组直流损耗值；所述根据所述区域尺寸取值、所述电感磁路模型以及所述额定参数值确定所述第一电感参数值，包括：
17、基于所述区域尺寸取值和所述额定电感量，确定所述绕组的匝数和所述空气间隙的间隙大小；
18、基于所述区域尺寸取值，确定所述磁柱区域、所述磁轭中部区域和所述磁轭端部区域的等效磁路长度和等效磁路面积；
19、根据所述区域尺寸取值、所述匝数、所述间隙大小、所述等效磁路长度和所述等效磁路面积，确定所述磁心磁阻、所述空气磁阻和所述绕组磁阻的阻值；
20、根据所述磁心磁阻、所述空气磁阻和所述绕组磁阻的阻值，以及根据所述绕组的匝数，确定所述直流偏置电感值以及所述绕组直流损耗值。
21、在一种可选的实施方式中，所述根据所述磁心磁阻、所述空气磁阻和所述绕组磁阻的阻值，以及根据所述绕组的匝数，确定所述直流偏置电感值以及所述绕组直流损耗值，包括：
22、根据所述磁心磁阻、所述空气磁阻和所述绕组磁阻的阻值，以及根据所述绕组的匝数，确定割线电感值；
23、根据所述割线电感值，确定所述直流偏置电感值；
24、根据所述绕组的匝数确定直流电阻值，并根据所述直流电阻值确定所述绕组直流损耗值。
25、在一种可选的实施方式中，当所述磁心中包括2个所述磁柱区域、2个所述磁轭中部区域和4个所述磁轭端部区域时，所述磁柱区域、所述磁轭中部区域和所述磁轭端部区域的所述等效磁路长度和所述等效磁路面积为：
26、
27、
28、
29、其中，ae1、ae2和ae3分别为所述磁柱区域、所述磁轭中部区域和所述磁轭端部区域的等效磁路面积，le1、le2和le3分别为所述磁柱区域、所述磁轭中部区域和所述磁轭端部区域的等效磁路长度；e、d和f分别为所述磁轭的长度、宽度和高度；c、b和a分别为所述磁柱区域的高度、宽度和长度；
30、所述绕组磁阻的阻值为：
31、
32、
33、其中，rw为所述绕组磁阻的阻值，hw为绕组高度，μ0为真空磁导率，dw为绕组宽度，dc-w为绕组与磁心之间距离，mlt为绕组的平均周长。
34、在一种可选的实施方式中，所述气隙磁阻的阻值为：
35、
36、
37、其中，rg1为长方体情况下的所述气隙磁阻的阻值，rg2为圆柱体情况下的所述气隙磁阻的阻值；l为气隙长度，rxz和ryz分别为二维平面坐标系下计算出的xz和yz二维平面的磁阻。
38、所述磁心磁阻的阻值的计算公式为：
39、
40、其中，rc为所述磁心磁阻的阻值，φa(ia)为所述磁心内的磁通量，hi(ia)和lei分别为磁心区域i中的磁场强度和有效磁路长度；μ(h)表示特定磁场强度下的磁心磁导率，ia表示工作电流大小。
41、所述割线电感值为：
42、
43、
44、其中，lsec为所述割线电感值，ψma为电流ia工作条件下电感的磁链；n为所述绕组的匝数；rc//rw表示rc和rw的并联阻值。
45、所述直流偏置电感值为：
46、
47、其中，l1为电流i1＝ia对应的割线电感值，l2为电流i2＝ia+δia对应的割线电感值。
48、在一种可选的实施方式中，所述额定参数值中包括直流电流值、工作频率值和交流电流值，所述电感损耗值中包括绕组损耗值和磁心损耗值；所述根据所述第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值、所述多个磁粉芯类型以及所述额定参数值确定相应的电感损耗值和电感体积值，包括：
49、根据所述第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值、所述多个磁粉芯类型以及所述额定参数值确定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于磁粉芯的非线性电感设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁心中包括磁轭和磁柱，所述磁轭为待使用第一类型磁粉芯进行制造，所述磁柱为待使用第二类型磁粉芯进行制造；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据遍历到的第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值以及所述额定参数值，确定相应的第一电感参数值，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电感磁路模型中包括待确定阻值的磁心磁阻、空气磁阻以及绕组磁阻，所述额定参数值中包括额定电感量，所述第一电感参数值中包括直流偏置电感值以及绕组直流损耗值；所述根据所述区域尺寸取值、所述电感磁路模型以及所述额定参数值确定所述第一电感参数值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述磁心磁阻、所述空气磁阻和所述绕组磁阻的阻值，以及根据所述绕组的匝数，确定所述直流偏置电感值以及所述绕组直流损耗值，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述磁心中包括2个所述磁柱区域、2个所述磁轭中部区域和4个
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述气隙磁阻的阻值为：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述额定参数值中包括直流电流值、工作频率值和交流电流值，所述电感损耗值中包括绕组损耗值和磁心损耗值；所述根据所述第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值、所述多个磁粉芯类型以及所述额定参数值确定相应的电感损耗值和电感体积值，包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述可行设计数据、所述电感损耗值和电感体积值，确定最优设计数据，包括：
10.一种基于磁粉芯的非线性电感设计装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁粉芯的非线性电感设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁心中包括磁轭和磁柱，所述磁轭为待使用第一类型磁粉芯进行制造，所述磁柱为待使用第二类型磁粉芯进行制造；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据遍历到的第一电感设计数据中所述磁心的尺寸取值以及所述额定参数值，确定相应的第一电感参数值，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电感磁路模型中包括待确定阻值的磁心磁阻、空气磁阻以及绕组磁阻，所述额定参数值中包括额定电感量，所述第一电感参数值中包括直流偏置电感值以及绕组直流损耗值；所述根据所述区域尺寸取值、所述电感磁路模型以及所述额定参数值确定所述第一电感参数值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述磁心磁阻、所述空气磁阻和所述绕组磁阻的阻值，以及根据所述绕组的匝数，确定所述直流偏...
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