一种基于遗传算法的高频反激变换器的优化设计

在理论分析的基础上,以优化高频变压器的磁芯功率损耗和绕组功率损耗为目标,以单端反激式变压器为例建立了高频变压器的总功率损耗计算模型。在该功率损耗计算模型的基础上结合从系统角度设计DC-DC变换器的方法,采用一种基于遗传算法的高频DC-DC变换器的优化设计方法,得到了设计参数的最优取值。利用优化设计方法设计了高频DC-DC变换器印制板电路,实验验证了优化设计方法的正确性。     

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。     

CLLC双向谐振变换器电感–变压器矩阵式一体化集成与优化设计

文中提出CLLC双向谐振变换器高频谐振电感–变压器一体化磁集成结构。采用矩阵式磁芯结构和非对称绕组结构设计,仅通过一个磁件即实现了双向CLLC谐振变换器中原边高频谐振电感、副边谐振电感和高频隔离变压器的集成,且利用矩阵式磁芯结构布局,实现了磁板中高频磁通抵消和磁通均匀分布,有效降低了磁件体积和损耗。文中详细分析所提出的矩阵式集成功率磁件的磁路模型,并给出集成功率磁件的优化设计方法,最后通过有限元仿真和样机实验证明所提出的电感–变压器一体化集成方案的可行性和有效性。     

基于改进MOTO算法的高频变压器优化设计

由于高频变压器通常工作在复杂激励条件下,采用传统AP法设计时往往无法同时平衡兼顾多个目标之间的关系,文中选取了磁芯损耗和绕组损耗计算模型和磁芯面积法公式作为目标函数,以变压器效率为约束条件,以减小损耗提高效率为目标,采用改进仿推特算法进行高频变压器多目标优化设计。通过采用自适应交叉变异概率调整种群多样性、加入Pareto支配关系以提高种群的优越性,优化了Pareto解集的寻优能力,改进了MOTO算法,为求解带约束多目标问题提供支持。引入了熵权法(EWM)对算法优化结果进行决策支持,便于决策者选择最佳折中解,得到一组高频变压器优化设计方案。最后,通过实验验证了该方案的合理性和有效性。     

半桥LLC型谐振变换器的高频变压器设计

高频变压器作为半桥LLC型谐振变换器的核心组件,其设计将影响开关电源的损耗、输出电压的稳定性及发热量等。针对5 kW高频变压器的设计,介绍了高频变压器磁芯选型原则,采用面积乘积法(area product,AP)确定了绕组导线型号和磁芯类型,通过进一步优化计算得到了绕组匝数、变压器损耗及其他相关参数。最终确定的高频变压器参数为:原副边侧绕组导线为18号导线,磁芯型号为EE-100,变压器变比为0.737 5,原副边匝数分别为59和80匝,变压器损耗为16.187 W。     

高频磁性元件Saber损耗模型的研究

在电力电子产品设计过程中，损耗仿真开始受到越来越多的关注。损耗仿真的精确程度取决于所应用的元件的损耗模型，特别是磁性元件。Saber软件是一个功能强大的仿真工具，提供了丰富的磁芯模型。在结合磁芯模型和阻抗测试数据的基础上，本文提出了一种构造磁性元件损耗模型的方法。利用这种方法，构造了变压器、PFC电感、滤波电感及磁放大器的损耗模型，并对部分模型进行了实验验证，对比结果表明所提出的建模方法与模型是有效的。     

大容量高频变压器绕组损耗的计算与分析

应用有限元法对铜箔式10kW大容量高频变压器损耗进行分析,对不同绕组结构的变压器进行了损耗分析,得到了绕组交叉换位技术可减少大容量高频变压器损耗的结论,最后样机实验数据提供了有力的证明。利用绕组交叉换位技术设计开发的20kHz、10kW变压器效率最高可达99%。     

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.     

三相并网逆变器变换效率优化设计方法研究

探讨三相并网逆变器变换效率的优化设计方法。通过建立开关器件和电感的损耗模型,将三相逆变器的效率表示为开关频率、直流母线电压、滤波电感磁芯尺寸、电感气隙长度以及绕组尺寸与匝数等参数的函数,结合并网电流总谐波畸变(THD)、电感温升等设计指标要求,将逆变器效率优化问题转换为非线性有约束条件单目标优化问题。基于优化方法得到了一种三相并网逆变器变换效率的优化设计方法,并进行了初步实验验证。     

大功率中频变压器多目标参数优化设计

为了对电力电子牵引变压器300 k W功率单元中的中频变压器(HPMFT)进行优化设计,分析了大功率中频变压器绕组高频损耗、铁芯高频损耗以及漏感参数的计算方法。在此基础上,利用自由参数扫描法建立了其设计流程,依据综合评价系数选择了兼顾变压器损耗、漏感与质量的最优方案。按照最优方案制造了样机,并对其参数进行了测试。对比解析设计与实验测试结果可知,样机铜耗、铁耗、漏感与质量的误差分别为7.99%、12.75%、6.98%和2.21%,均在可接受范围内,验证了该设计方法的正确性与有效性。     

LLC谐振变换器大功率高频变压器分析与设计

随着电力电子技术的快速发展,大功率电力电子高频变压器得到广泛关注。对于LLC谐振变换器,变压器的设计对于提高其变换效率和功率密度至关重要。针对一个应用在LLC谐振变换器中的60 kW大功率高频变压器,从磁芯损耗和绕组损耗计算出发,用修正的斯坦麦斯公式计算磁芯损耗,将正弦激励下的绕组损耗模型等效为一维涡流模型,力求总损耗最小。详细给出了其设计关键考虑点、设计思路、分析依据和优化方案。最后通过仿真验证了设计的正确性。     

基于集肤效应与邻近效应的静电除尘变压器绕组谐波损耗优化设计

现有变压器设计方法没有对谐波下绕组结构进行精确设计,为此提出了一种考虑集肤效应与邻近效应的静电除尘变压器绕组谐波损耗优化设计方法。利用Helmholtz方程对交流谐波下铜箔、矩形及圆形导体绕组的损耗进行了分析及优化,并考虑了磁芯窗口参数的影响,对比了各种优化方法的优缺点及应用场合。样机实验结果表明,该方法可以准确给出谐波损耗最小时的优化结构,适用于大功率定制变压器的设计。     

基于LTCC技术的高频开关电源变压器设计原理和方法

通过对高频开关变压器磁芯工作时能量储存、损耗、传递及工作曲线的分析,应用磁性材料的B-H回线和Q值并结合LTCC工艺特点提出一种LTCC高频开关电源变压器完整的设计思路和方法.文中以反激式高频开关变压器为例阐述了设计过程中的主要要点.用低频电磁场仿真工具Maxwell 2D/3D对计算结果进行仿真验证,在此基础上调整绕组结构和优化磁芯结构参数,得出高频变压器的合理设计方案.     

CRM-PFC矩阵式低高度平面电感优化设计

文中分别从扩展磁板横截面积和降低磁板中高频磁通分量入手,提出降低平面电感高度以实现超薄化设计的方法。通过拉伸磁柱结构,扩展磁板横截面积,进而可以降低磁芯高度;进一步,提出基于矩阵磁结构低高度平面电感结构,利用高频磁通抵消降低了磁板中高频磁通量,进而实现磁芯高度降低。此外,针对临界连续模式功率因数校正变换器,文中给出其平面滤波电感尺寸结构参数优化设计方法和设计实例,并进行实验验证。结果表明,相同高度和体积下,所提出的优化矩阵磁结构平面电感具有更高效率。     

基于拉格朗日数乘法的高频高压变压器分布电容优化设计

高频高压变压器在电容器充电电源、脉冲强磁场系统、静电除尘等诸多领域有重要应用,为了提高变压器运行的可靠性,该文以减小高频高压变压器的分布电容和限制其损耗作为设计时的优化目标,并针对此目标提出了一种基于Lagrange数乘法的高频高压变压器分布电容的优化设计方法。并依据此设计方法绕制了一台输入电压500V,输出电压10kV,额定频率15kH z,额定功率为30k V×A的高频高压变压器。对所设计的变压器进行了仿真和实验,得到的分布电容和损耗与理论计算结果一致,且满足绝缘和损耗要求,验证了文中建立的Lagrange模型的准确性。将优化后的变压器与未优化的变压器进行充电对比实验,优化后的变压器充电速度更快,线性度更好,实验结果验证了该优化设计方法的有效性和可行性。     

全桥LLC谐振变换器中变压器的设计

全桥LLC谐振变换器中高频变压器的设计对于提高变换器效率和功率密度至关重要。传统变压器设计方法主要依靠经验,设计相对保守,且当前的产品对于减小体积、降低成本的需求越来越突出。此外,与普通变压器不同,LLC中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能,这就需要设置合适的气隙以满足条件。针对以上问题,提出了一套完整的变压器设计方法,包括磁芯选取、线圈设计、气隙计算、高频损耗计算。制作了一台变压器,用于48 V输入、1 kW/400 V输出的全桥LLC谐振变换器,经实验验证了设计方法的合理性和有效性。     

微型高频脉冲薄膜变压器优化设计及制作

根据理论模型，推导出高频膜状变压器的基本设计参数，制作并测试了不同磁芯膜厚的变压器样品，Q值曲线，电感曲线，阻抗曲线表明该薄膜变压器具有良好的高频性能。     

基于温升要求上限的开关电源变压器优化设计

磁性元件占据了开关电源的很大部分重量和体积,提高磁性元件的功率密度是开关电源设计不懈追求的目标。所谓优化设计,就是在满足元件温升要求条件下,选用最小体积的磁芯,设计最合理的绕组,使得设计的元件功率密度最高。通过对开关电源变压器功率损耗的研究,构建了变压器损耗模型,推导出最小功率损耗的计算方法,提出一套优选磁芯和基于温升要求上限的设计方法。通过设计一台50KHz,2.8KW开关电源变压器,测试结果表明,该方法设计的变压器功率密度明显提高。     

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%。     

交流电感器的一种可视化设计方法

针对交流电感器设计难以优化的问题,通过对交流电感器各约束条件如电感量、损耗、体积、温升等与电感器结构参数之间的关系进行分析,提出了一种基于四维可视化技术的交流电感器优化设计方法。通过分别优化电感器设计要求的各约束条件,取得最优区域的电感器结构参数求解域,然后在电磁场有限元分析软件中建立该结构参数的仿真模型,对电感量、最大磁通密度和温升等进行了评估;最后根据优化参数绕制了一个交流电感器进行实验。仿真与实验结论表明通过该优化算法,只需通过1次循环计算即可得到满足各约束条件的电感器,可避免磁芯电感器设计的盲目性。