亂彈逆變變壓器的設計
這是一個偽命題也是一個真命題。說是偽命題，那是因為變壓器設計理論是毋庸置疑的，輪不到我來胡說八道。說是真命題，那是因為翻遍變壓器設計書籍，真是看不懂“逆變”變壓器是如何設計的，所以胡說八道。
在《變壓器與電感器設計手冊》（第三版）（美。麥克萊曼著）第十四章“正激變換器及其變壓器和輸出電感器設計”中說：“推挽式變換器，全橋式變換器和半橋式變換器基本上都是正激變換器。”因此，這一類的逆變變壓器就是按正激變換變壓器設計的。在書中提供了一個單端正激變換變壓器設計的例題。例題摘抄如下：
輸入電壓Vin(min)=22V;
輸出電壓Vo=5V;
輸出電流Io=5A；
頻率 f=100KHz；
最大占空比Dmax=0.5 ；
去磁匝數比=1，去磁功率Pdemag=0.1Pin；
輸出功率計算，Po=Io（Vo+Vd）=5*（5+1）=30W；
輸入功率計算，Po=1.1P/η=33.67W；
選取磁芯：EPC-30-----TDK—PC44；
一次繞組電流的有效值
=2.16A
一次繞組的電阻
R=0.019Ω
計算去磁繞組的電感
去磁繞組的電流變化量
A
計算去磁繞組電流的有效值（rms值）Idemag
A
單端正激變換器的簡化模型實際就是最簡單的含電阻的電感在開關控制下，對直流激勵的響應。在100KHz頻率工作時，開關導通時間是ton=5us，關斷時間是toff=5us。
勵磁繞組的電感沒有計算，但勵磁繞組和去磁繞組的匝數是一樣的，所以勵磁電感就等于去磁電感，即
Lm=Ldemag=0.509(mH)
開關導通期間電感從零開始的電流能達到的最大值
上式中，τ——為電感的時間常數，τ=L/R=0.026789
所以
這個電流和上述《變壓器與電感器設計手冊》中的例題中的去磁繞組的電流變化量基本上是同一個數量 0.217A，離一次繞組的電流有效值（2.16A）相差10倍，離其峰值更是20倍，真是不知這么大大電流是如何算出來的。不懂啊！
無獨有偶。網上看到南華大學的一篇論文《ARC160逆變焊機設計》，其中有逆變焊機變壓器的設計，其參數如下：
額定輸入電壓 AC220V 50/60Hz
輸入功率 6.343 （KVA）
輸入電流 31 （A）
輸出 160A/26.5V
空載電壓 67V
工作頻率 f=35KHz
變比 n=5.3
鐵心采用納米鐵基非晶
初級匝數 N1=15匝；
次級匝數 N2=3匝；
初級電感
勵磁電流
以上為摘錄論文內容。上述電路為全橋，工作頻率f=35KHz，開關元件的導通時間為Ton=7.14us，關斷時間Toff=7.14us，輸入交流220V經整流，濾波輸出的電壓為310V，初級線圈的電阻估計為R=1Ω，則初級線圈的時間常數τ=L/R=0.02071/1=0.02071 s，在開關元件導通期間可以達到的電流峰值為
這個電流離一次電流31A真是太遠了。要達到31A的平均電流，按鋸齒波計算，峰值電流是76A，則時間常數應該為
即L1=τR=25.38（uH）。
如此小的電感量，應該是只有空心變壓器才能滿足，但是空心變壓器的電壓變換、電流變換就不是如鐵心變壓器那樣只由匝數比決定了。見書上還有66~140KHz的場效應管逆變焊機，其焊接電流為100A，就是不知它的變壓器是如何做的，用何等材料，參數如何。
只有在LLC串聯諧振變流器的設計文章中是以電感量為基礎進行逆變變壓器設計的，例如華中科技大學宮力的碩士學位論文中，
輸入電壓200~400V；
輸出電壓50V；
額定輸出電流10A；
額定功率 500W；
諧振頻率 f=200KHz；
變壓器原邊電感 Lm=106.6uH。
網上賣逆變焊機變壓器的很多，其中EER43*15鐵心的匝數比為15：7。我理解15：7是原副邊線圈匝數比，查了一下鐵氧體EER42/20的AL=5340nH/N2，那么EER43*15應該不會低于5000nH/N2，其原邊電感值應該在1.125mH左右。
上述《手冊》中涉及的變壓器應該是實實在在的在現實中有實際應用的，而且是大量的。非晶合金鐵芯在逆變焊機變壓器方面的應用也是客觀存在。在變壓器設計中只考慮法拉第定律，不考慮繞組的電感量，即使考慮也只是順便帶一下。但是在電路中，變壓器除了能量傳遞的電壓變換，電流變換和阻抗變換以外，對電路運行影響最大的參數就是電感量，在動態電路中電感量決定著動態電流和動態電壓，而電壓變換，電流變換和阻抗變換只由原，副線圈的幾何參數決定。只要原、副線圈的匝數比確定，就確定了變壓器的電壓變換，電流變換和阻抗變換性能，而原邊電感量的大小決定了原邊線圈的電流和電壓。所以，逆變變壓器應該是以線圈電感量為基礎進行設計的，滿足了電感量，電壓變換，電流變換和阻抗變換性能是很容易滿足的。反過來，滿足了電壓變換，電流變換和阻抗變換性能，卻不一定能滿足電感量的要求，而不滿足電感量的要求，肯定滿足不了電路的設計需求。
那么，為什么上述這些并不滿足設計要求的變壓器卻在現實中大量的得到應用，而且也沒有見到任何資料披露有這些問題存在。上述電感量有問題的變壓器明顯是不滿足電路設計要求的，然而能在實際中應用也肯定是有原因的。
在《變壓器與電感器設計手冊》（第三版）（美。麥克萊曼著）p205頁中說：“鉬坡莫合金粉末磁芯在其直流偏置0.3T下工作時，差不多僅有其原電感量80%。在更高磁通密度（偏置）的情況下，其電感量很快下降。…..鐵合金在大于1.2T的情況下還能保持他們原電感量的90%。”
筆者在用“諧振法”測量電感器的電感量時，使用12V直流電，待測電感與定值電容串聯，測量待測串聯電路的響應曲線時，就碰到測量MnZn鐵氧體鐵心電感時，所測曲線計算的電感量只有用儀表（勝利牌電感表）測量值的百分之幾。曾經百思不得其解，而且苦尋解決之法，最后在測到鐵系鐵心電感時才得到接近正確的曲線。在測到正確結果后對原因也不了解，直到讀到《變壓器與電感器設計手冊》的上述電感量下降的敘述時才明白是怎么回事。
將在直流偏置下有磁芯電感器電感量大幅下降用來解釋逆變變壓器電感量并不影響應用就是合理的原因，由于磁芯在直流偏置下，電感量只有用測量儀表測量的百分之幾，所以該變壓器仍能達到預期的電流參數。
非晶合金在直流偏置下，電感量下降并不多，為何也能應用在逆變焊機上呢？答案是，非晶合金的矩形磁滯回線決定了它非常容易飽和（和純鐵相比），鐵心一飽和，電感器就等于空心電感器，其電感量下降上千倍，其電流會增大到危險的程度。另外，鐵心一旦飽和，其能量傳遞特性和正常時（未飽和時）是相反的。
在電磁學中電感量的計算公式為
其中：μ=μ0μe=B/H——這是磁心材料的磁導率，從公式可看出磁心磁導率與磁感應強度和磁場強度的比值有關，而這兩個參數都是與電流參量有關的非線性量，所以μ也是與電流參量有關的非線性參量。由于磁心磁導率并不是常數，儀表測量只能測量有磁心電感的某個點的電感量——靜態電感量，而除了空心電感外，由于磁心磁導率的非線性，其電感量必然是非線性的隨電流參量而變化的參量，因此其電感量應該由其在電路中的響應來判定，也就是說這個動態的電感量要由電路拓撲和電路參量來確定。在計算軟件ANSYS的電磁模塊中，要計算電感參數必須先定義線圈的“名義電流”。
說了一半天，回到主題還是不知道這“逆變變壓器”如何設計，只能是“摸著石頭過河”——根據經驗估算，然后用實踐檢驗是否合適。
寫完本文，不知所云，茫然。突然覺得自己像皇帝新衣中的小屁孩。
計算公式粘貼不上，欲看公式，請下載題頭word文件。
