改进型分段气隙的高频平面变压器研究

基于一种适用于家庭储能的1 MHz双向Multi-CLLC直流变换器,提出了一种应用于高频变换器的平面变压器设计方法.该方法充分考虑了高频应用下的磁芯材料特性、磁路磁通相消原理和绕组趋肤效应、邻近效应的影响,对磁件设计具有重要意义.搭建了一台400 W的实验样机验证设计的合理性与可靠性,在额定工况下进行实验,实现了最高94％的工作效率.分析实验波形存在的问题,提出改进型分段气隙变压器结构,对低压侧三路输出不均的问题进行改善,并利用ANSYS Maxwell 3D瞬态场和涡流场求解器仿真验证了改进型结构在磁场分布、磁芯损耗和绕组损耗三方面的优化效果,证明了改进结构的可行性.     

大功率磁性技术发展回顾与分析:(二)变压器

综合评述了大功率磁性技术中变压器的发展。具体分为以下几部分内容:(1)软磁器件的分类、对软磁器件的要求及软磁器件的发展过程;(2)电源变压器的参数和设计程序(涉及磁芯材料、磁芯结构、磁芯参数、线圈参数、组装结构和温升校核);(3)软磁磁芯及其结构特点,包括硅钢磁芯、非晶纳米晶磁芯、高磁导率坡莫合金磁芯、软磁铁氧体磁芯、磁粉芯和复合磁芯、集成磁芯及正交磁芯。(4)工频变压器,包括整流变压器、交流调压器和电源变压器、工频逆变变压器、控制电源变压器及铁基非晶合金在工频变压器中的应用,(5)中频电源变压器,包括400 Hz~2 kHz中频电源变压器和1~10 kHz感应加热电源变压器。(6)高频电源变压器,包括磁通单方向变化工作模式、脉冲变压器工作模式和磁通双方向变化工作模式及磁芯材料选择。。     

大容量高频变压器磁芯损耗特性分析及结构选择

磁芯的选择对大容量高频变压器性能具有决定性影响。首先详细介绍了典型磁芯材料的高频损耗特性,包括性能特点比较、正弦激励下磁芯损耗计算方法、高频下典型磁芯材料的损耗对比以及应用效果比较。其次,详细介绍了典型磁芯结构的选择,包括单相磁芯结构的选择,比较了环型、CC型和EE型等典型单相磁芯结构的特点和应用场合。同时,介绍了三相磁芯结构的选择,利用CC型磁芯结构的组合构成三相使用的磁芯结构。对大容量高频变压器的磁芯选择进行系统的理论分析,可以为大容量高频变压器磁芯选型提供支持。     

电感集成式大容量高频变压器精细化设计方法

针对固态变压器用电感集成式大容量高频变压器进行优化设计,分析了高频变压器漏电感参数、磁芯高频损耗、绕组高频损耗以及温升的计算方法。在此基础上,利用自由参数扫描法建立了大容量高频变压器优化设计流程。按照最优设计方案制作了一台5kHz/10kW纳米晶磁芯高频变压器模型,并对其参数进行实验测试。将解析设计与有限元仿真和实验测量结果进行对比,结果表明模型漏电感、交流电阻和磁芯损耗的相对偏差分别为2.85%、1.49%和5.35%,验证了所提设计方法的有效性。     

DCM工作模态下LCC静电除尘变压器仿真设计

通过在Saber中搭建LCC谐振电路,在固定开关频率和占空比下,根据输出功率,分析了高频变压器的原边电流、电压和视在功率。结合传统AP法,计算出合适的绕制参数和磁芯尺寸。利用Maxwell软件,在3D瞬态场下,分析变压器原副边的耦合系数,确定合适副边对原边的漏感值。再利用Saber中自带的磁元件工具箱,在2D环境下分析绕组分布和层间电容值。仿真结果最终得到符合谐振要求的寄生参数。仿真设计有助于在实际制作变压器之前,对绕制参数及工艺提供可靠指导。     

开关电源高频功率平面变压器热设计研究

高功率密度要求和高频下涡流损耗(包括磁芯和线圈的涡流损耗)的急剧增大对高频功率平面变压器的热设计带来巨大挑战.通过分析平面变压器热传递特性,提出一种可分别计算线圈和磁芯温升的热模型及其建模方法.此外,根据铁氧体磁芯的损耗温度特性,还提出一种平面变压器温度设计准则.实验证明提出的热模型具有足够高的工程精度,而提出的温度设计准则可使变压器具有良好的热稳定性,从而改善了平面变压器热性能.     

应用平面磁芯结构的高功率密度整流变压器设计

为解决高压绝缘致使高频大功率开关电源中整流变压器功率密度不高的问题,通过分析常规结构整流变压器电位分布的不合理因素,提出一种新的变压器磁芯结构。它采用平面磁芯并联磁路构成变压器单元,由不同单元串级连接、层叠布局形成整个变压器磁芯。设计实例分析表明,该串级式层叠平面磁芯变压器的电位分布有利于提高整流变压器的功率密度,且比常规结构整流变压器的功率密度有显著提高。     

双向电压源高频逆变器的单极性移相控制策略

对于双向电压源高频逆变器的控制问题,提出了一种新型的单极性移相控制策略,即采用单极性单调制波的控制,高频变压器直流偏磁受到抑制,磁芯利用率高。阐述了全桥全波式高频逆变器主电路拓扑的工作原理,应用该策略可以实现变压器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流,周波变换器功率开关的ZVS工作。详细分析了逆变器在一个高频开关周期内的10个工作模态电路,讨论了关键电路参数的设计原则。进行了MTLAB仿真分析,其结果表明,该控制策略实现了功率双向流动,变换效率高,周波变换器实现了ZVS换流,输出正弦电压波的正负对称性好,且易于工程实现。     

全桥电流源高频链逆变器

全桥电流源高频链逆变器基于Flyback变换器,由全桥高频逆变器、高频变压器和周波变换器三部分组成。其高频变压器不仅能实现电隔离和电压增益的调整功能,而且还能存储能量。该逆变器解决了电压源高频链逆变器固有的电压过冲问题,降低了周波变换器的开关损耗,简化了高频变压器的结构,减低了逆变器的开关电压应力。本文介绍了其拓扑结构、工作原理、控制方案和简要的设计。仿真结果和样机的实验结果证明该逆变器具有下述优点：紧凑的拓扑结构、简单的控制方案和高频变压器结构、良好的动态响应、带非线性负载能力和低开关电压应力。     

Design of EUV pulsed power system using multi-stage magnetic comoression circuit

阐述用于EUV光刻技术的脉冲功率电源的设计.该脉冲电源由充电电容组,半导体开关(IGBT),脉冲变压器和四级磁压缩回路组成.解释磁开关的工作原理,提供各关键元件的设计参数.根据磁性材料的物理特性参数,利用Pspice 仿真软件建立磁芯模型,构建磁开关和仿真电路,对各级电压和电流波形进行分析,进而设计调整各级磁开关的参数.实验结果表明,该脉冲电源输出峰值为30 kV,上升沿为＜85 ns,脉冲宽度＜100 ns的脉冲信号.     

UUI与EE型磁芯变压器功耗对比分析

高频电子变压器及电感器是开关电源中的重要组成部分,它的功率损耗约占电源总损耗的30%,因而此部分功率损耗的大幅度降低可以提高开关电源的性能。基于脉冲变压器的原理,就UUI磁芯和传统EE型磁芯中柱开隙磁件的功率损耗进行定性比较分析,结果表明开关电源采用UUI磁芯电子变压器时,变压器本身的功率损耗可以降低20%。     

功率变压器的设计、制作和测试

功率变压器主要用来传输各种信号(单频、窄频、多频等)的功率,是现代电子设备的重要组成部分。本文主要介绍功率变压器的基本理论和设计方法,并结合当前发展状况,以单端反激式开关电源用变压器为例,详细论述了变压器的具体设计、制作过程,并且对样品进行测试和对比分析,为探究有效的测试分析方法和进一步的研究提供重要参考。     

电力变压器励磁涌流仿真计算的瞬时功率法

本文提出一种基于变压器铁芯材料的基本磁化曲线Ｂ＝ｆ（Ｈ）、变压器铁芯的几何尺寸、空载损耗数值及瞬时功率的概念，对变压器空载合闸时，在各种不同的合闸角及各种不同剩磁的情况下所产生的励磁涌流进行计算的新方法。通过对计算结果的分析，得出励磁涌流的特征，如峰值、波形及间断角的大小同剩磁和合闸角的关系等。本文所提出的方法有助于对电力变压器设计的正确性进行校验及变压器保护的研究。     

基于PExprt的反激变压器损耗仿真分析

采用经典设计方法设计了一款反激变压器,通过PExprt仿真分析,验证了设计结果的一致性,采用2D有限元电磁场仿真分析了气隙效应对变压器的影响,证明气隙效应对变压器损耗有较大影响。研究了变压器磁心损耗的计算方法,发现采用Jiles-Atherton方法计算的结果更接近真实损耗。最后仿真分析了高频效应作用下线圈的损耗,结果表明考虑高频效应后,变压器的功耗、温升都远大于经典设计法的设计值。     

大功率全桥软开关电源变压器的设计和研究

介绍了3kW、60kHz软开关电源变压器的主要特点,给出了3kW全桥软开关电源变压器的磁芯材料选择、电磁参数设计及绕制工艺。测试结果表明,试验变压器的主要参数均接近进口样机,空载、满载时输出波形正常,运行状况良好,可以确定采用国产LP3材料的PM87磁芯是正确的,同时,设计的绕组参数合理,绕制工艺也切实可行。     

反激式开关电源及线路板设计

文中分析了反激式开关电源的工作原理和设计步骤;并采用TinySwitch-Ⅲ系列电源芯片设计一款反激式开关电源;同时介绍高频变压器的绕制及电气性能测试;最后对反激式开关电源PCB布局要点进行介绍。     

Autoconnected-electronic-transformer-based multipulse rectifiersfor utility interface of power electronic systems

In this paper, an autoconnected electronic transformer (ACET) for 12- and 24-pulse rectifier systems is proposed. Considerable reduction in size and weight is achieved by operating the transformer core at a higher frequency. The rating of the autotransformer is a fraction of the output power. Utility line currents are multipulse in nature with the cancellation of several lower order harmonic currents. Furthermore, the magnetic components on the rectifier DC side are also exposed to higher frequency and can be reduced in size and weight. With an operating frequency of 990 Hz and utilizing conventional grain-oriented steel, a size reduction of 1/3 is achieved compared to a conventional 60 Hz design. Finer grades of steel or alternatives, such as amorphous material, would increase the performance advantage even further. Another unique feature of the proposed concept is that the switching frequency components are neutralized at the input side of the rectifier system. A second configuration using an open delta ACET is also presented. The proposed concept is suitable for higher power rectifier systems, which demand clean input power characteristics. This paper presents analysis, simulations, design example and experimental results for a 208 V 10 kVA prototype system     

高频整流中一些问题的考虑

现代电力技术引起了电源革命，开关电源是其革命的产物，而其高频整流中的一些问题必须认真考虑。如高频变压器磁芯材料、结构、绕组、导线，整流二极管的静、动特性等对输出及整流的影响。Ｒ、Ｃ吸收以及高频滤波。