开关电源高频平面变压器并联PCB线圈交流损耗建模及分析

并联PCB线圈可很好克服厚导体交流损耗大的不足,提高高频平面变压器的载流能力,但由于并联PCB线圈并联层间特有的环流效应,线圈设计变得十分复杂。通过建立并联PCB线圈交流损耗模型,对并联层间环流的产生机理及影响因素进行了深入分析。结果表明,电流频率、原副边线圈交叉换位与组内线圈交错、PCB厚度以及绝缘层厚度等对环流/线圈交流损耗均有很大影响。分析结果和系统化实现的模型为设计提供了方法和指导。实验验证了损耗模型的正确性。     

平面变压器任意并联PCB线圈损耗建模及设计软件开发

平面变压器并联PCB线圈的载流能力须通过建立线圈损耗模型及开发的相应软件,才能得到有效提高。基于涡流场场控方程与回路电压平衡原理,建立了任意并联长形和环形PCB线圈涡流损耗解析模型。根据线性系统叠加原理,进一步提出适用于任意连接方式的线圈损耗模型显式化处理方法及系统化编程算法,开发出具有友好人机界面的线圈损耗设计与分析软件。实验验证了损耗模型和算法是正确的。而系统化和实验相结合的方法验证开发的软件也是正确的,为设计高性能的并联PCB提供了强有力工具。     

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.     

高频开关电源功率变压器线圈优化设计技术

高频开关电源功率变压器线圈优化设计技术能有效减小变压器损耗以及尺寸,提高开关电源功率密度。通过线圈电流谐波分解及电磁场涡流方程,建立了高频功率变压器的一维涡流损耗模型,并应用于开关波形激励的高频功率变压器线圈,特别是里兹线线圈的优化设计。一个应用于输出双半波整流电路的中间抽头变压器线圈设计实验验证了优化设计的有效性。     

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。     

电缆线圈功率损耗的数值计算

本文建立了由交联聚乙烯（XLPE）电缆绕制成线圈的有限元模型，对线圈在有或无附设钢板时电缆线圈的功率损耗进行了计算，得到了该线圈的交流等效电阻及其与电源频率、钢板特性参数等的关系，为以固体绝缘为基础和电力设备研究打下了基础。     

高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用

中间抽头变压器由于两个副边线圈是分时工作,其线圈损耗模型不同于无抽头原副边线圈同时工作的变压器.本文采用线圈电流谐波分解和线圈窗口磁势分析的方法对中间抽头变压器线圈损耗进行建模和分析,结果表明变压器奇次电流的磁势在原副边线圈间平衡,偶次电流的磁势在副边两个线圈间平衡.该模型的建立有助于中间抽头变压器线圈的优化设计,中间抽头引出线设计以及线圈损耗的测量.在一个3kW变压器设计上的应用验证了模型的有效指导意义.     

反激式平面变压器绕组交流损耗的分析

基于平面磁性元件绕组的一维模型,分析利用初、次级交叉换位技术减少反激式平面变压器绕组交流损耗的原理,进一步分析了绕组电流的上升(或下降)斜率与绕组交流损耗的关系.比较了CCM与DCM模式下绕组的交流损耗,得出在相同输出功率下,DCM比CCM的交流损耗更大.DCM和CCM两种工作模式下应用交叉换位技术减少绕组交流损耗的效果均很明显,且减少的比例相近.通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性.     

高频平面变压器绕组损耗分析及参数优化设计

本文针对高频电源变换技术的需求,分析了高频工作条件下,铜箔绕组的交流阻抗、结构参数、绕制方式对平面变压器损耗的影响,研究了并联绕组结构的损耗特征及影响因素。根据研究和仿真分析结果,提出了高频工作条件下,几种低损耗平面变压器绕组的结构优化设计方案,并进行了Maxwell 3D仿真对比分析。还完成了高频平面变压器样机研制,最后进行了变压器的参数测试及分析,和相应的电源变换模块带载试验,得到了效率最高、温升最低及变化最平稳的平面变压器绕组设计方案,结果表明并联绕组交叉结构能够减小变压器高频损耗、降低温升、提高效率。     

基于综合功率损耗变压器运行方案研究

推导出的变压器不同运行方式下综合功率损耗为基础,利用matlab绘制损耗特性曲线并进行分析。依据分析结果,在变压器运行方案选择方面提出建议。     

推挽变换器的变压器线圈损耗建模及其应用

由于四个线圈分时工作,应用于推挽变换器的变压器线圈交流损耗模型与线圈同时工作的高频功率变压器有很大不同.通过深入研究线圈电流谐渡磁势平衡特点,提出将一个四线圈分时工作的推挽变压器等效为两个独立的变压器,分别建立这两个变压器的谐波电流损耗模型,从而获得整个变压器的线圈损耗建模方法,并据此提出通过这两个等效变压器测量推挽变...     

平面变压器中并联绕组的设计

在低压大电流DC-DC模块电源中，经常使用并联绕组。由于电磁场的高频效应 (集肤和邻近效应)，可能导致电流在各并联绕组层中不均分，产生较高的交流电阻。本文提出使电流在各并联层中均分的绕组布置方法。并通过有限元分析软件和实验证实了所提出的绕组布置方法的正确性和有效性。     

三绕组变压器无功功率优化补偿

针对终端变电站三绕组变压器,在运行中的实际负荷变化特点,推导了进行无功补偿后变压器本身的功率损耗的公式,从而确定了三绕组变压器无功功率优化补偿点。     

三绕组变压器中压绕组短路电动力的计算方法

针对220 kV/180 MVA三绕组电力变压器出口短路时短路电流的计算问题,从磁势平衡原理出发,建立了在中压绕组短路工况下中压绕组短路力的计算模型,利用"场-路耦合"有限元方法计算了该模型的二维瞬态漏磁场,获得了中压绕组线饼的受力分布和瞬变曲线,并对受轴向短路电动力作用最大线饼的轴向稳定性进行了校核。计算结果表明,利用有限元软件ANSYS对三绕组变压器中压短路工况下中压绕组短路电动力的计算方法,省去了传统计算电动力复杂的计算过程及一些计算假设,提高了计算精度,变压器的中压绕组具有足够的轴向机械强度,对变压器设计和运行人员有一定的参考价值。     

正激式高频变压器层内绕组布置分析

针对工业对高频变压器性能的高要求,分析了正激式高频变压器工作原理及工作效率,提出了在同一层上的绕组可采用合理的布局实现降低变压器漏感和涡流损耗的观点,并据此搭建了新的变压器模型。通过Ansoft有限元仿真软件对搭建新模型进行仿真试验,其结果验证了该模型的可行性。