铁芯电感电路的本安型设计

电气线路中多采用带铁芯的电感线圈如变压器、继电器等。因此,在本安电路中设计这些元件比设计空芯电感更有实际意义。铁芯电感是非线性元件,这就给本安电路的设计带来困难。通常是针对某一种铁芯材料在一定截面和磁路长度条件下,必须查三次曲线(磁化曲线、K值曲线和临界点燃曲线)。这种方法计算比较繁琐,只能近似估计静态电感值,误差较大。本文提出利用准确的试验结果,列出等效空芯电感的通用回归方程。并且编制了判定是否为本安型电路的计算机程序。这种方法可提高电路设计的可靠性,并加快通过检验。     

大型水轮发电机铁芯磁阻对单个线圈电感计算的影响

针对大型发电机铁芯磁阻对线圈电感计算的影响较难定量分析的问题,分别采用磁路法和磁场法计算了大型水轮发电机单个线圈的电感参数。对两种方法计算结果的比较表明,磁路法根据基波主磁路对铁芯磁阻的近似折算对单个线圈的电感计算产生一定误差。尤其对于大型发电机,因其极数多,槽数多,不同磁路中铁芯磁位降的差异较大,如果铁芯还存在饱和现象,铁芯磁阻的影响将会更大。这时要准确计算电感参数,最好采用磁场分析法,这能更加准确地考虑发电机定、转子铁芯磁阻及饱和的影响。     

暂态分析中变压器线圈等值参数的确定

提出了暂态分析中变压器线圈改进的等值电路，介绍了变压器线圈电感的物理模型和计算公式。实测试验表明，在变压器低压线圈短路时，高压线圈与空心线圈的电感相同，且电感随频率的增加而减小，其低频值与计算值相当，但电容在低频和高频时几乎不变。最后根据计算与实测结果分析提出了确定等值电路中各项参数的方法。     

大型水轮发电机铁芯磁阻对单个线圈电感计算的影响

针对大型发电机铁芯磁阻对线圈电感计算的影响较难定量分析的问题,分别采用磁路法和磁场法计算大型水轮发电机单个线圈的电感参数。对2种方法计算结果的比较表明:磁路法根据基波主磁路对铁芯磁阻的近似折算对单个线圈的电感计算产生一定误差。尤其对于大型发电机,因其极数多,槽数多,不同磁路中铁芯磁位降的差异较大,如果铁芯还存在饱和现象,铁芯磁阻的影响将会更大。这时要准确计算电感参数,最好采用磁场分析法,这能更加准确地考虑发电机定、转子铁芯磁阻及饱和的影响。     

三相螺旋管线圈的磁场和参数

本文详细地计算了圆环形三相电流线圈的磁场分布，推导出线圈的自感、互感和等效电感的计算公式，对线圈尺寸及线圈间尺寸对电感的影响进行了分析讨论，得出一些对工程实践有用的计算公式和一些建设性意见。     

微机械平面螺旋电感的Q值分析与结构优化

为优化微机械平面螺旋电感 ,提出了一种计算品质因数 (Q值 )的方法。通过系统分析影响平面螺旋电感 Q值的主要因素 ,获得硅微机械电感的简化模型 ,在此基础上采用电磁分析法讨论了射频条件下高频电磁场效应对电感寄生电阻的影响 ,从而得到了计算平面螺旋电感 Q值的方法。利用此方法对几何参数不同的几种线圈进行分析 ,获得了具有较高 Q值电感的优化结构。在 2 GHz的工作频率下 ,优化的平面螺旋结构线圈导线宽度和厚度分别为 10μm和5μm     

考虑铁芯磁饱和的开关磁阻电机电感及转矩解析建模

针对开关磁阻电机电感的非线性问题,提出了一种开关磁阻电机非线性电感解析计算模型,并在此基础上完成了电磁转矩的解析计算。运用分布式等效磁路法并考虑铁芯磁饱和的影响,通过分别确定各条磁路中气隙和铁芯的等效长度及磁导率,建立了含电机参数的非线性电感解析模型,并通过电感的有限元仿真结果验证了解析模型的准确性。在利用该电感解析模型求解得到磁链曲线族的基础上,使用能量法对电磁转矩进行了解析计算,并将电磁转矩的解析结果与有限元仿真结果进行了对比,结果表明:建立的非线性电感解析模型能够准确地预测出电机的动态电感,相对误差在9%以内,电磁转矩峰值处误差在6%以内,提出的电感解析模型能够获得较高精度的电感和转矩解析结果。     

电磁成形线圈电感计算

采用解析法和有限元方法对电磁成形线圈电感进行计算并测量.研究结果表明,解析法和2D有限元法计算线圈电感与实测值误差较大,且只能计算少量的轴对称线圈的电感,具有较大的局限性.而基于增强型能量增量法原理的3D有限元法求解电感精度较高,可以较好地计算实际结构线圈的电感,对于异形线圈电感也可以方便建模求解,为线圈的设计奠定了基础.     

托卡马克垂直场线圈磁场及电感系数的计算

使用椭圆函数积分的方法,建立了托卡马克垂直场线圈系统产生的磁场及电感系数计算的理论模型;使用Fortran语言编制了计算机代码,以ASDEX-U托卡马克垂直场线圈参数为例,计算了磁场分布和线圈系统的电感系数。     

托卡马克垂直场线圈磁场及电感系数的计算

使用椭圆函数积分的方法，建立了托卡马克垂直场线圈系统产生的磁场及电感系数计算的理论模型；使用Fortran语言编制了计算机代码，以ASDEX—U托卡马克垂直场线圈参数为例，计算了磁场分布和线圈系统的电感系数。     

单匝线圈电感的计算

计算了单匝线圈的磁场与电感,得到的结论为：磁感应强度随着距线圈中心距离的增加而增大,线圈电感与线圈半径成正比     

载流导线等效电阻与频率关系研究

依据趋肤效应对导线横截面电流密度分布的影响，推导出交流载流导线等效电阻的表达式，并将等效电阻随频率变化的计算值与实验测试值进行了比较，发现频率越大，误差越大，可相关10多倍。但在考虑了导线的电感值时，实验结果与理论计算基本一致。这说明导线自身电感对实验结果的影响至关重要。     

硅基完全集成DC/DC转换器中多层平面电感设计与建模

为提高完全集成低压低功率DC／DC转换器转换效率与输出电流能力，提出了一种多层混联螺旋电感结构．该结构基于标准0．5μm 2P3M CMOS工艺，将下面较薄的两层金属线圈多点并联，再与最上层金属线圈串联．多点并联结构有效地增加了等效金属层的厚度，串联结构增加了线圈之间的互感值，从而可以在不增加额外工艺成本的条件下显著提高平面电感的品质因数、单位面积电感值和电感线圈的电流承受能力．所提出的模型为完全集成DC／DC转换器的整体电路模拟分析提供了便利基础．基于0．5μm2P3MCMOS硅衬底工艺的模拟计算结果表明，在DC／DC转换器工作频段50～400MHz，取得了预期电感的设计效果，最大品质因数值达4．2，单位面积电感值达到83mH／m^2，可以承受的电流达90mA．电感芯片测试结果与模型模拟结果基本吻合．     

低频强磁场发生线圈电感系数的计算与测试

针对低频强磁场模拟试验设备中的磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其电感系数难以利用现有公式计算的实际问题,采用理论公式计算该螺线圈组的自感,采用ANSYS有限元仿真计算其有效电感系数(包括自感和互感)。同时,将数值计算结果与实体螺线圈有效电感的测试数据进行了对比分析。研究结果已应用于低频强磁场模拟试验室磁场发生线圈的设计和其电阻、电器、电容脉冲电流激励电路参数的确定。     

CMOS集成电感的建模与仿真

为了优化现有的射频CMOS电路中片上集成螺旋电感的模型,分析了利用MATLAB和ADS软件协同仿真建立集成电感模型的方法,以及利用VPCM来定制集成电感的优缺点;并针对传统FDK的局限性,提出一个交互式多样化的参数可变的电感模型。以电感2—π等效模型为基础,针对特定尺寸的电感调整建立了固定尺寸电感模型;并调整到与实测电感的L及Q值曲线相拟合,验证了模型的准确性。良好的参数提取精度证明了该建模方法的灵活性和有效性,方法可用于射频以及混合信号集成电路设计。     

一种CMOS集成MEMS片上螺旋电感设计与仿真

 设计了一种与CMOS工艺兼容的MEMS片上螺旋电感。电感为矩形平面螺旋线圈结构,并采用电导率较高的铜代替铝制作线圈。利用MEMS技术设计了厚金属线圈,同时在CMOS级低阻硅衬底中刻蚀空腔,减小了线圈的串联电阻和衬底损耗,提高了电感的Q值。设计了与CMOS工艺相兼容的低温MEMS工艺和基于该工艺的1nH电感模型。使用HFSS软件对该电感模型进行仿真,结果表明,该电感在仿真频率为6.6GHz和10GHz时Q值分别达到了22.37和20.74,且自谐振频率大于20GHz,较传统的CMOS片上集成电感有明显改善;同时随着电感线圈厚度的增加,电感的Q值增加,而电感值(L值)则减小,且在仿真频段内电感值的变化小于5.5%。     

硅集成电路多层结构螺旋电感的建模和分析

使用电磁场方法对硅衬底上的多层结构螺旋电感进行了建模和分析，与典型的单层螺旋电感比较的结果表明，多层螺旋并联可以提高电感的等效厚度从而减小电阻损耗；多层螺旋串联则可以在相同面积下提高电感值，但由于导体间耦合电容的增大，最大品质因素（Q值）出现在较低频率，自谐振频率也降低。     

本安型零序电流互感器铁芯电感的确定

本文阐述了铁芯材料的非线性对磁导率的影响及电感与磁导率的关系,最后指出用磁化曲线、退磁曲线、磁滞回线等确定铁芯电感的几种方法。     

传输导线等效电阻与频率的关系研究

依据趋肤效应对导线横截面上电流密度分布影响的公式，推导出了传输导线等效电阻随频率变化的关系式，并将等效电阻随频率变化的计算值与文献中已有的实验测试值进行了比较，发现频率越大，误差越大．在考虑了导线自身电感值的条件下进行了实验测试，其结果与理论计算值基本一致，证实了在频率较高的情况下，传输导线的自感对实验结果的影响不能忽略。     

交流电桥电路的再研究

通过实验研究了测量线圈的电感及损耗电阻的交流电桥电路。结果表明,电路的选择不仅与待测线圈的损耗电阻和标准电感的损耗电阻的相对大小有关,还与待测线圈的电感量和标准电感的电感量的相对大小有关。