高频LLC变换器平面磁集成矩阵变压器的优化设计

为了进一步提高应用于低压大电流场合中的LLC谐振变换器的效率和功率密度,减小器件并联带来的不均流和局部过热等问题,输入侧绕组串联、输出侧绕组并联的平面磁集成矩阵变压器得到广泛使用。然而,传统矩阵变压器大多采用分离磁心实现,产生的绕组损耗和磁心损耗较大,同时也限制了功率密度的提高。该文基于磁通抵消原理,将原来需要独立磁心实现的矩阵变压器集成到单个磁心中实现,进一步减小了磁心体积和磁心损耗;同时给出一种变压器绕组损耗和磁心损耗计算模型,并基于该损耗模型提出一种磁心损耗与磁心所占印制电路板面积的折中优化设计方法。最后,采用高频宽禁带氮化镓器件,设计了一个功率400W、谐振频率1.5MHz的实验样机,验证了所提平面磁集成矩阵变压器优化设计方法的正确性和有效性。     

基于双边绕组的高PCB利用率集成磁元件设计

在高功率密度电力电子变换器中,电感和变压器的尺寸占有越来越高的比重。为了提升变换器的功率密度,高频平面磁元件得到广泛应用和研究。磁元件的集成能够实现绕组或磁路的共用,从而大幅减小了磁元件总体积。但是,目前平面型的集成磁元件普遍存在印制电路板(PCB)绕组空间利用率低下的问题。针对该问题,提出了变压器双边绕组与谐振电感同时集成在同一谐振电感磁柱结构,从而实现了PCB空间完全充分利用,减小了磁元件体积。此处建立了分析模型,最后通过实验验证了所提集成磁元件的可行性和优势。     

CLTLC多谐振变换器的磁集成方法

基于印制电路板(PCB)绕组及平面变压器技术,提出一种仅包含单一磁件的磁集成设计方案,可有效解决多谐振变换器中磁性元件数量过多的问题,并将其成功应用到CLTLC多谐振变换器中.该变换器的所有磁性元件,包括两个谐振电感和两个高频变压器,都可集成到EIE型磁心结构中.为实现变压器励磁电感和漏感的解耦控制,利用矩阵变压器思想...     

三绕组自耦变压器的负荷分配

三绕组自耦变压器的负荷分配随着电力系统的不断发展，传递功率的不断增大，自耦变压器以它独特的优点逐步在电力系统中得到广泛采用。因为自耦变压器与普通变压器在制造上有所不同，所以在各种运行方式下的负荷分配也有所不同。为了防止三绕组自耦变压器在某种情况下过载...     

采用多绕组高频变压器的新型多电平变换器拓扑及控制策略

提出了一种新型的采用多绕组高频变压器的多电平变换器拓扑。高频变压器与传统的工频变压器相比,在实现隔离的同时可以减小体积和重量。该变换器可以直接实现高压交流-高压交流的变换,也可以实现高压交流-多个低压交流或者直流的变换。通过电路拓扑的改变可以很容易改变输入和输出的电压等级,以适应不同的应用需求。变压器的各个绕组可以通过共同的磁场来实现功率和电压的平衡,不需要额外的功率和电压平衡算法。根据需要,变换器输出可以接不同功率、不同电压等级的负载,应用灵活、容易实现故障冗余。该新型电路拓扑模块化好,控制策略简单,具有很好的应用前景。仿真和实验结果验证了该拓扑及控制策略的可行性。     

用于海上风电场并网的多模块变压器耦合型VSC-HVDC技术

给出了海上风电场并网系统结构,提出了一种新型的多模块变压器耦合型VSC-HVDC系统,各模块交流输入端通过多绕组变压器进行相互隔离,直流输出端由多个功率模块串联构成,通过灵活地增减模块数目,以获得不同的直流电压,各功率模块可以独立控制;建立了VSC-HVDC在两相同步旋转坐标系下的数学模型;研究了VSC-HVDC的基本...     

基于绕组联接方式的高频三相变压器性能影响分析

基于高频三相变压器的固态变压器已被证明是实现大功率应用的关键电力电子设备,研究不同绕组联接方式对高频三相变压器性能的影响,对于固态变压器的拓扑结构优化至关重要。根据隔离式三相双有源全桥DC-DC变换器拓扑结构,建立Y-Y、Y-△和△-△型这三种联接方式下的变换器的等效电路和相量图,分析推导了不同绕组联接方式下的电流和传输功率的计算表达式;从开关的ZVS区域、变压器绕组电流和变压器利用率等多方面对变压器的性能进行了研究,并通过仿真验证了理论分析的正确性。结果表明:Y-Y型联接与△-△型联接在ZVS区域、变压器利用率上表现出来相似的性能,Y-Y型联接的绕组电流约为△-△型联接的31/2倍;Y-△型联接具有更宽的ZVS区域,最佳的变压器利用率在功率等级为50%-80%之间。     

平面变压器在开关电源中的技术优势

高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势，要做到这一点，必须提高磁元件的功率密度。平面变压器因为特殊的平面结构和绕组的紧密耦合，使得高频寄生参数大大降低，极大地改进了开关电源的工作状态，因此近年来得到了广泛的使用。研究了几种不同的平面结构和绕组制作的方式，介绍了设计平面变压器的一个标准方法，从而使得设计过程变得更加简单，大大降低了设计成本。最后，比较了平面变压器和传统变压器的一些参数，并给出了设计方针。     

平面变压器绕组交流损耗分析软件的开发

随着DC-DC变换器不断向高功率密度、低压和大电流方向发展，其中平面变压器的绕组往往要采用多层并联的结构。但并联绕组间的电流分配及损耗又取决于频率、绕组的布置及厚度。到目前为止在平面变压器绕组损耗分析方面还没有一套比较方便快捷的分析工具，鉴于此，我们建立了并联绕组涡流分布的数学模型，并开发了相应的分析工具，使设计者可以快速有效地分析和比较不同绕组布置方案的交流损耗，从而选择一种最优的设计方案。     

论平面变压器在开关电源中的技术优势

高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势,要做到这一点,一个重要的技术就是提高电源中磁元件的功率密度。平面变压器因为特殊的平面结构和绕组的紧密耦合,使得高频寄生参数得到了很大的降低,极大地改进了开关电源的工作表现,因此在近些年得到了广泛的应用。本文研究了几种不同的平面结构和绕组制作的方式,并且谈到了设计平面变压器的一个标准方法,这将使得设计过程变得更加简单,而且可以大大降低设计成本。最后实际比较了平面变压器和传统变压器的一些参数,并给出了设计方针。     

PCB定子无铁心盘式电机分布式绕组的对比分析

针对印制电路板(PCB)定子绕组的特点,以PCB定子无铁心盘式电机的输出功率最大化作为目标,设计一种应用于PCB定子无铁心盘式电机的分布式绕组,并将这种绕组与传统的螺旋形绕组进行对比分析。首先建立PCB定子盘式电机的三维解析模型,给出所设计的分布式PCB绕组的结构及特点,推导出电机的反电动势及绕组损耗等解析式。然后采用有限元法对应用两种绕组的PCB定子无铁心盘式电机进行仿真分析,对比采用两种绕组对PCB定子无铁心盘式电机多方面的性能影响。结果表明分布式绕组的应用使PCB定子电机获得更高的输出功率,同时减小了电机的绕组损耗,也为PCB定子无铁心盘式电机的设计提供一定的参考依据和实际工程价值。     

开关电源名词翻译

随着科学技术的飞跃发展，开关电源新名词大量涌现，从70年代的串联、并联型谐振，零电压（ZVS）、零电流（ZCS）开关等，到90年代的零电压-零电流转换（ZVT-ZCT）、ZVZCS、吸收电路（Snubber）、分布式电源系统、MOSFET同步整流、有源功率因数校正（APFC）、三相高功率因数整流、单级单开关（4S）高功率因数变换器、电流型控制、电荷控制、单周期控制、集成电力电子模块（IPM）、集成电力电子系统（IPES）、集成磁路、平面型磁芯（planarcore），印制板变压器、印制变压器绕组、压电式变压器等等。     

印制板(PCB)平面变压器设计及应用进展

与传统变压器相比,平面变压器具有体积小、集成度高、一致性好等优点,因此有望在平面化、小型化电子器件中得到广泛应用。印制板式(PCB)平面变压器在平面变压器中占据着举足轻重的地位。通过其相关方面的介绍,讨论了PCB平面变压器的结构和优势,分析了材料和器件设计的关系以及它的发展前景。     

单相变压器直流偏磁试验与仿真

6台单相变压器组成三相组式变压器，分别对变压器开路、低功率三相四线制对称负载、低功率三相四线制不对称负载、低功率三相三线制不对称负载和额定功率下三相四线制对称负载5种情况下的变压器一次绕组电流、一次和二次绕组电压就不同直流入侵情况下进行了测量。研究变压器以上5种工作状态下，直流入侵导致的励磁电流和一次绕组电流畸变和谐波分布、一次绕组电流峰值和各次谐波与直流电流的关系曲线、不同运行方式对直流偏磁的影响。试验发现，变压器直流偏磁将导致空载电流畸变，空载电流峰值及各次谐波随直流电流的增加直线上升。谐波阶次越低，增加速度越快。变压器负载情况下，功率越大，奇次谐波随直流的变化增加速度越慢，偶次谐波增长速度基本不受负载的影响。利用非线性磁滞回线与励磁电流波形的关系，对试验模型进行了仿真计算，同时得到了变压器铁心无直流偏磁和有直流偏磁下的磁滞回线。计算模型建立在Jiles-Atherton理论基础上，计算与试验吻合较好，验证了变压器非线性模型的有效性和正确性。     

一种10 MHz高频DC-DC功率变换器及其同步整流技术

该文设计一种具有准零相位差同步驱动信号的10 MHz DC-DC功率变换器，通过设计逆变器输出电压与整流器输入电压近似同相位，整流器和逆变器可以采用同一驱动信号，简化了同步整流开关管的控制难度，实现了10 MHz下可靠、简洁的同步整流控制。同时，为满足主拓扑要求，构建具有二次侧准无漏感特性的嵌套环形3D变压器，大大减少了传统变压器二次侧漏感对于同步整流控制的影响，并提出由多个印制电路板（PCB）结合来制作嵌套环形3D变压器的方法。最终，设计了一台48 V输入、12 V/28 W输出的实验样机，实验结果验证了所提出的控制方法和数值设计方法的可行性。     

并联变压器经济运行方式分析

阐述了基于变压器临界功率计算的变压器经济运行方式分析的基本原理,重点对双绕组和三绕组变压器的有功功率损耗进行了分析,对不同运行方式下变压器的有功功率损耗进行了比较。     

开关电源中印刷电路板寄生参数对传导电磁干扰影响的研究

研究了开关电源中印刷电路板寄生参数及功率器件瞬态特性产生的传导电磁干扰现象。针对半桥型DC／DC变换器电路拓扑，使用Cadence软件中的Specctra Quest工具提取了印刷电路板上主要印制线的寄生参数，通过噪声等效电路模型的仿真计算，表明高频情况下印刷电路板寄生参数对传导电磁干扰有较大的影响。最后，对两台原理样机(仅印刷电路板布线不同)的工作波形进行了实验测试，实验结果表明功率器件开通和关断瞬间形成的电压和电流突变而造成的高频振荡现象与电路杂散参数有关。最后，对两台原理样机(仅印刷电路板布线不同)的工作波形进行了实验测试，实验结果表明功率器件开通和关断瞬间形成的电压和电流突变而造成的高频振荡现象与电路杂散参数有关，说明在不改变原理电路的条件下，通过合理设计印刷电路板布线可以有效提高开关电源的EMC性能。     

大功率高频高压变压器绝缘设计研究

变压器绝缘对于高频变压器的安全稳定运行非常重要,尤其是高频高压变压器的电压等级较高,对变压器绝缘性能提出了更高的要求。以一台大功率高频高压除尘变压器作为对象,研究了不同绕组绕制方法对变压器绕组绝缘的影响,并对变压器主绝缘的电场进行仿真分析。结果表明:改变绕组结构可以有效改善绕组电压分布以及提高变压器绝缘的耐压水平,绝缘纸板-油结构完全可以满足高频高压变压器主绝缘的要求,可为大功率高频高压变压器的绝缘设计提供参考。     

多绕组高频变压器隔离式多电平变换器研究

为在高压大功率变换领域中省去工频变压器,并实现隔离、功率平衡和能量双向流动,提出了一种高频变压器隔离式级联型多电平变换器拓扑。级联H桥整流器和级联型逆变器的各个直流母线与采用多绕组高频变压器的隔离单元相连接,可通过多绕组变压器简单地实现各级负载不均衡时的功率平衡。本文给出了多绕组高频变压器隔离式多电平变换器的拓扑结构,并给出了包括级联H桥整流器控制和高频隔离单元控制的控制策略。实验结果验证了本文提出的拓扑和控制策略的正确性。     

一种变压器反极性连接的双向DC-DC变换器

本文对一种隔离变压器反极性连接时的双向DC-DC变换器进行了研究。隔离变压器副边绕组极性的不同选择可使变换器分为正向连接型和反向连接型两种。本文介绍了反向连接时变换器的工作原理和特点。研究了传递的功率与占空比、移相角以及两边电源电压的关系。比较了两种不同的连接方式对变换器开关器件电流电压应力的影响。在保持50%占空比不变、采用移相调节功率时,两种拓扑结构具有相同的性能。实验结果验证了这种反向极性连接的变换器也可以正常地工作于占空比调节方式下。