開關電源結構及高頻變壓器優(yōu)化設計研究.pdf

1、隨著節(jié)能減排政策的實施，各行各業(yè)對低損耗、小體積、高可靠性的大功率高頻開關電源的需求越來越大。大功率高頻開關電源作為工業(yè)的必備元件，其損耗、體積、溫升對開關電源整體性能有著至關重要的影響。研究高頻趨勢下開關電源的損耗對降低能源消耗具有較大的經濟效益和社會意義。
　　本課題以企業(yè)委托合作項目“大功率無極調節(jié)高效UV電源的研制”為依托，以生產實際中的高頻高效開關電源為研究對象，以降低損耗、減小體積為研究目標，以電路和結構設計以及高頻變

2、壓器優(yōu)化設計為重點展開研究。研制出的電源樣機實驗測得其總體效率為92.2％，高頻變壓器的效率比優(yōu)化前提高了0.309％。電源內部溫度場測試滿足設計要求，驗證了結構熱設計的合理性。
　　(1)對高頻開關電源的主電路、DC-DC逆變電路、逆變控制電路、驅動電路、保護電路以及電源整體結構進行了設計。
　　(2)對比分析了幾種磁芯材料在不同頻率和磁通密度下的損耗特性，優(yōu)化選擇了磁芯材料。分析了高頻時環(huán)形磁芯幾何尺寸與磁芯損耗的關系，

3、并推出了其歸一化公式，為后續(xù)環(huán)形磁芯尺寸優(yōu)化設計提供依據。從Dowell模型出發(fā)對繞組等效因子展開分析，為繞組導線選擇和繞組布局提供參考依據。
　　(3)基于AP法對6kW高頻變壓器進行設計，在NSGA-Ⅱ算法中改進了排序策略和選擇截斷策略，建立高頻變壓器的損耗和體積優(yōu)化數學模型，并用改進算法對高頻變壓器進行優(yōu)化設計。
　　(4)運用Asoft Maxwell對繞組等效因子、繞組布局進行二維仿真，對環(huán)形磁芯幾何尺寸與損耗關系