MHz级平面变压器的设计及漏感与损耗的分析

基于反激变换器设计一款MHz级平面变压器。首先根据印制板平面变压器磁芯的最小结构常数初选了磁芯,利用磁芯损耗与温升的关系,初步选取了工作磁通密度,进一步计算了原副边匝数、线宽。在磁性元件设计软件Ansoft Pexprt中进一步完成平面变压器结构的设计,在有限元分析软件Maxwell 2D中对平面变压器的漏感与损耗进行了仿真。根据仿真设计,对变压器的印制电路板进行了布局,制作实物对漏感损耗进行了测试与计算,验证了平面变压器设计的正确性。     

不同模式下反激式开关电源的分析

为优化反激式开关电源的参数设计,在不同模式反激变换器的参数分析基础上,设计了断续模式和连续模式下的22W多路输出反激式开关电源,推导了两种模式下的电源参数计算方法,分析了功率开关管、高频变压器、次级二极管、输出滤波电容等元器件的损耗机理及计算方法,并对全负载范围内的多组数据进行测量。实验表明,电源纹波电压、工作效率等各项指标均符合要求,性能良好;不同模式下反激变换器的参数分析合理,实验效率曲线与损耗分析结果基本一致。     

高频开关电源变压器的优化设计

在开关电源的设计中,功率变压器的设计是极为关键的,尤其当工作频率提高后,若没有新的变压器优化设计方法,是无法达到提高整个电源功率密度的目的。该文在深入分析了高频变压器的设计原理后,提出了一种有效的优化设计方法,可降低变压器的功率损耗,提高开关电源的效率。     

EBSM电子束扫描多极靴偏转线圈的多目标优化设计

针对电子束选区熔化增材制造的电子束偏转线圈偏转角度小、控制精度低等问题,设计了多极靴结构的扫描偏转线圈,选择极靴数量、磁芯类型作为试验变量进行正交仿真试验,并分析线圈内部磁感应强度的分布状态。以较高的中心磁感应强度、较低的磁场变化率作为线圈参数设计的优化目标。通过极差分析,确定两因素分别作用下每个指标的变化规律,并基于MOEA/D算法求解多目标优化问题。结果表明：极靴数量和磁芯类型均对线圈中心磁感应强度有显著影响,同时极靴数量对磁场均匀性具有积极影响;综合考量,十八极靴、无磁芯的线圈结构对于电子束大角度偏转和精确控制有显著优势。     

电子镇流器中脉冲变压器磁芯对传导干扰的研究

电子镇流器就等于一个高频电源，而且频率越高，节能越有效果。高频电源对所有组成元器件有特定的要求，磁性器件及器件所用材料的选择是关键之一。研究了电子镇流器中不同频率特性的脉冲变压器磁芯对传导干扰的影响问题，实验数据发现脉冲变压器磁芯电感值随频率变化，对电子镇流器的传导频谱的影响明显。实验结果对于电子镇流器设计和磁芯材料研制具有参考价值。     

非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率分析

在非接触能量传输系统中,松耦合变压器是影响能量传输效率的关键因素之一.对松耦合变压器的磁芯和线圈进行仿真建模,通过改变变压器磁芯和绕组的结构,可得到影响传输效率的关键因素.针对U型磁芯和不同绕组形式传输效率较低的特点,提出了一种改进型变压器.该变压器采用扁平U型磁芯和平面螺旋式绕组,仿真分析可得该改进型松耦合变压器结构可以大大提高系统能量传输的效率.     

光伏发电用逆变器的高频变压器

详细介绍了依据全桥逆变电路拓扑结构中高频变压器的设计方法,计算了变压器各项损耗。实验验证了合理的变压器参数可以提高光伏用逆变器的整体效率。     

一种利用变压器串并联的开关电源研制

为了提高大容量开关电源的总体性能,提出了变压器串并联技术在开关电源的应用,根据产品规格及设计要求,介绍了开关电源控制电路和主电路的设计,着重介绍了主电路中的变压器串并联技术.据此,不仅使开关电源具有高可靠性,而且使大容量开关电源有了良好的动静态性能,通过实验、测试证实了这一点,为其它大功率电源开发提供依据.     

基于NI Multisim的无变压器开关电源研究

介绍一种无变压器开关电源电路及其工作原理,利用虚拟仿真软件 NI Multisim对电路进行仿真和分析,验证了无变压器开关电源的工作原理和电路主要性能技术指标,确认了该研究方法的可靠性和可行性。     

输出电压可调的大功率开关电源

目前，大功率开关电源在生产中的重要性日益显著，为了提高了使用效率，要对输出电压可调大功率开关电源的设计方案进行改进，普通的设计方案存在诸多的问题，主要体现在偏低的电源效率，同时在环路补偿网络设计方面也存在一定的难度，因此，需要进一步改进设计。本文主要研究了输出电压可调的大功率开关电源，具体的为0-50v连续可调输出电压，其中对10v 20v 与30v进行了研究，其额定功率分别为100W，200W与300W，通过研究，旨在促进改进方案的科学性、合理性、高效性、实用性与可行性。     

海底水合物混合浆体除泥砂水力旋流器

根据海底天然气水合物基本特征和多相流理论,完成了水力旋流器结构参数初步设计,并对原汉考克综合效率计算公式中各参数的含义进行了修正,得到了符合海底水合物混合浆体的改进汉考克综合效率计算公式.然后,建立了水力旋流器的有限元模型,基于雷诺应力模型开发了一种适合液-固-固三相流的流场模拟分析方法,通过数值模拟分析,得到了水力旋流器内部的速度、压力和密度等参数的分布规律.最后,通过结构参数的正交试验优化,得到了水力旋流器的最优结构参数组合,使其分离效率提升到初始方案分离效率的1.36倍.进一步对操作参数进行了正交试验优化,得到了水力旋流器的最优操作参数组合,使水力旋流器的分离效率又提高了5.15%.     

10kW移相控制ZVS-PWM全桥变换器的设计

根据电力电子变换技术在电源领域的应用,设计了10kW大功率的移相控制全桥变换器。该变换器主电路采用全桥拓扑结构,控制电路采用PWM移相控制芯片UCC3895。详述了主电路变压器、滤波电感、滤波电容和谐振电感的参数设计,介绍了PWM移相控制电路和反馈控制电路的设计。通过对样机的测试结果分析,验证了理论设计的合理性。     

中高频硅钢PFC电感设计与优化

硅钢是一种价格低、饱和磁通密度高、居里温度高、易成型的磁性材料,目前多应用于低频大功率的场合.现研究硅钢在中高频大功率UPS系统中的应用—硅钢PFC电感.采用合分布式气隙的硅钢磁芯以及不同金属材质的绕组设计电感,综合考虑损耗、磁通密度、温升、成本等因素并以低成本为优先,借助电磁和热仿真工具获得最优的电感设计方案.基于设计优化结果制作了3个硅钢PFC电感,并应用于一中高频大功率UPS系统中的3相4线Boost PFC电路.它们的测试结果与仿真结果基本一致,满足实际应用要求.     

电力变压器合理损耗比的选择

本文分析了现有变压器的损耗比及各负载下的效率值。为确定合理的损耗比,提出了累加损耗的新概念,认为应根据用户的负载情况确定累加损耗的表达式,并根据累加损耗最小的原则确定合理的损耗比,且建议在低耗变压器的优化设计时应将累加损耗包括在目标函数之内。     

大功率IGBT逆变式空气等离子切割电源的关键技术

对一种大功率IGBT逆变式空气等离子切割电源的主电路进行了原理分析与设计.从提高切割效率,减小整机体积以及加强电源可靠性的角度出发,对电源外特性、驱动电路、逆变器结构和中频变压器材质等各项电源关键技术进行了分析和讨论,并提出了相应的设计方案,使电源整机性能得到了改善,可以完成切割电流160A、切割电压150V的大功率作业要求.实验证明,该方案合理、有效,能够满足切割工艺要求.     

基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化

损耗和金属导体用量是干式铁心电抗器优化设计过程中需要考虑的关键因素,为有效降低损耗和成本,该文提出基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化方法。首先以干式铁心电抗器为研究对象,建立磁场-流场-温度场模型,将磁场计算获得的铁心和线圈损耗密度作为热源,经过流-热耦合计算得到电抗器温度分布;建立磁场-结构场模型,将基于磁场计算得到的电磁力作为应力项,计算得到铁心及线圈振动位移分布,通过有限元仿真与拉丁超立方试验设计相结合的方法,得到不同结构参数下铁心电抗器温升与振动位移结果。为进一步简化优化流程,采用灵敏度分析方法进行参数降维,针对关键参数建立设计参数与温升、振动之间的代理模型,并采用多目标遗传算法得到满足电抗器性能要求的Pareto前沿解集。考虑到电抗器金属导体用量与损耗之间相互冲突,引入VIKOR综合决策方法,在确定优化目标权重的基础上,计算Pareto解集的利益比率大小,以最小利益比率确定最优设计参数组合,最后通过仿真验证优化设计方法的正确性。优化后的铁心电抗器与优化前相比,在损耗增加4.4%的情况下,铁心和线圈金属导体用量分别减少了3.0%和16.6%,同时温升及振动在满足设计要求的基础上分别降低了7.4%和16.7%。所提方法可以有效提升电抗器性能,为电抗器优化设计提供指导。     

模拟退火算法优化三相五柱变压器铁心设计

在分析变压器铁心磁场分布的基础上,将模拟退火算法应用于五柱铁心旁柱的优化设计。利用磁场与损耗分布的数值计算结果,建立优化设计目标函数,用模拟退火算法求解出最优的五柱铁心旁柱尺寸。给出了详细的优化设计步骤及计算实例。     

基于流固耦合分析的干式变压器温度场数值分析

壁面空气对流换热分析是影响环氧浇注干式变压器温度场数值模拟准确与否的主要因素。为了模拟对流换热过程,摆脱气道参数对变压器温升计算结果的影响,从空气质量、动量、能量守恒方程出发,建立干式变压器流固耦合场数值模型,采用有限差分法对温度场进行了计算,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验吻合较好。考虑空气流场的流固耦合模型能准确分析干式变压器工作中的温升问题,可分析变压器内部温度分布规律及影响温度分布的因素,指导变压器优化设计。     

基于改进果蝇算法优化PNN的变压器故障诊断研究

为了提高电力变压器故障诊断准确率,通过分析变压器油中溶解气体数据,提出了一种定向变步长的果蝇算法(DVSFOA)与概率神经网络(PNN)相结合的变压器故障诊断模型。由于PNN的参数平滑因子对输出结果影响较大,对果蝇算法位置公式进行更新调整,对平滑因子进行参数寻优,将优化结果赋值给PNN模型进行网络训练,得到了用于变压器故障诊断的最佳网络模型。实验结果表明,该组合算法具有较高的诊断精度,收敛速度快,整体性能高。     

液力缓速器扰流机构优化研究

液力缓速器工作过程中,非制动工况下会产生空转功率损失。为降低空损,对不同转速下安装与未安装扰流机构的空损进行三维流场数值模拟。分析流场的压力场和速度场,解析扰流机构对空损的抑制作用。以扰流机构结构参数为设计变量,对扰流机构进行参数优化。通过DOE试验设计,构建RSM模型,利用第二代非劣排序遗传算法得出最优扰流机构结构参数。对比优化前后降损率,优化后的扰流机构降损率平均降损幅度可达9.5%。