大功率開關(guān)電源變壓器的銅損仿真分析.pdf

1、隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展,高頻化和高功率密度化已成為開關(guān)電源系統(tǒng)的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)。變壓器是開關(guān)電源的核心部件,是決定開關(guān)電源性能和穩(wěn)定性的重要因素,隨著工作頻率的不斷提高,變壓器的結(jié)構(gòu)越來越緊湊,高頻效應(yīng)的影響越來越明顯,變壓器損耗極易引起局部過熱,甚至燒毀變壓器。因此,對(duì)變壓器損耗的研究具有重要的工程意義。
　　 本文所研究的問題屬于交變電磁場(chǎng)問題。因此,本文從麥克斯韋方程組出發(fā),介紹了交變電磁場(chǎng)理論以及分析該問題所用到的有

2、限元法。分析了在高頻條件下,集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)對(duì)變壓器繞組損耗的影響,并分別介紹了磁性材料的磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗。
　　 以實(shí)際的高頻變壓器模型為背景,建立變壓器損耗的三維等截面積仿真模型,采用有限元法對(duì)變壓器銅損進(jìn)行數(shù)值求解。模擬分析次級(jí)繞組段間距、初級(jí)繞組以及磁芯漏磁對(duì)次級(jí)繞組損耗的影響,并引入了矩形導(dǎo)線和圓導(dǎo)線之間的等效因子。分析表明,在考慮次級(jí)繞組段間距、初級(jí)繞組以及磁芯漏磁后,高頻變壓器的次級(jí)銅損值246.09

3、W,遠(yuǎn)大于Dowell模型的理論計(jì)算值107.50W,這為變壓器銅損的進(jìn)一步優(yōu)化提供了參考。
　　 在考慮各種因素對(duì)變壓器損耗的影響后,利用等截面積模型和等高度模型對(duì)實(shí)際變壓器進(jìn)行等效,模擬表明,兩種等效方式下的繞組具有相同的損耗。論文還對(duì)具有相同磁芯截面積的矩形磁芯和E形磁芯的變壓器繞組損耗進(jìn)行了對(duì)比,同時(shí)還給出了變壓器漏磁在油箱中產(chǎn)生的附加損耗值。在此變壓器模型下,分析了繞組損耗隨變壓器層數(shù)和繞組高度的變化關(guān)系,得出了變壓器