李 臻 于歆杰

（清华大学电机系 电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室 北京 100084）

高储能密度电感的设计

李 臻 于歆杰

（清华大学电机系 电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室 北京 100084）

电感作为电感储能型脉冲电源的核心元件，其结构及参数直接影响脉冲电源的性能指标。电感设计的关键环节是获得最高的储能密度，Brooks线圈等高品质因数电感虽然具有高储能密度，但是由于在计算电感储能密度时，电感体积的计算方法不同，导致由给定材料绕制的Brooks线圈并不一定具有最高的储能密度。本文电感设计时基于空心平面螺旋型线圈，通过分析给定范围内的线圈参数，计算并寻找具有最高储能密度的电感。通过实验验证了该方法的准确性。最后，比较了该方法的寻优结果与Brooks线圈参数，验证了该方法在寻找高储能密度电感方面的优势。

电感 储能密度 Brooks线圈 空心平面螺旋型线圈

0 引言

电感储能型脉冲电源（Inductive Pulse Power Supplies, IPPS）由于具有相对较高的储能密度和易于冷却等特点而成为近期研究的热点。电感作为电感储能型脉冲电源的核心元件，调节电感的结构参数，使其获得最高的储能密度是电感设计的关键环节，具有重要的研究价值。德法联合实验室和德克萨斯州立大学的先进技术研究所等研究机构采用Brooks线圈在电感储能型脉冲电源设计和实现方面取得了一定进展，分别提出了XRAM和STRETCH Meat Grinder两种典型拓扑。其中，XRAM中的电感是多个相互独立的电感[1-3]，STRETCH Meat Grinder中的电感是一组具有高耦合系数的电感[4-6]。……