高频变压器分布参数模型建立及其测试方法研究

摘要

随着电力电子技术的高速发展，开关电源朝着高频化、小型化等方向发展。作为开关电源的重要部分，高频变压器的工作频率也随之不断提高。但是频率的不断提高导致变压器模型与实际无法吻合，不同的频率要求有不同的模型来描述它的工作特性。而准确测量模型中的分布参数是建立模型的前提。因此对高频变压器分布参数的模型及其测试方法的研究极具实际应用价值。
　　本文首先研究了用AP法设计高频变压器，分析了高频变压器的漏感和分布电容对变压器工作特性的影响，推导了漏感和分布电容的理论计算公式。根据所含分布电容的个数对模型进行分类，系统介绍了现有各类高频变压器的分布参数模型，总结它们的优缺点和所适用的工作频率段。并依据一台功率为10kVA、工作频率为40kHz的高频变压器作为课题的研究对象。利用Ansoft Maxwell软件对课题所用变压器进行有限元仿真分析，通过合理建模和电磁场后处理得到比较准确的结果。
　　最后本文对现有变压器分布参数的测量方法进行归纳总结，基于工程上常用的三电容分布参数模型，给出一种新的测量方法以及它的计算过程。根据这种方法的测量结果，计算出变压器的分布参数，并与有限元仿真结果作对比分析；接着通过对三电容模型的仿真和实物的实验比较，验证该三电容模型和参数测量方法的准确性。改变模型的工作频率，对该模型的精度进行了比较分析，得出了相应的结论。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 课题研究现状

1.2.1高频变压器的发展与现状

1.2.2 高频变压器模型的发展现状

1.2.3 高频变压器分布参数测量方法的研究现状

1.3 论文主要研究内容

第二章 高频变压器分布参数的研究

2.1 高频变压器的设计

2.2高频变压器的分布参数

2.2.1 高频变压器的漏感及其影响

2.2.2 高频变压器漏感的理论计算

2.2.3 高频变压器分布电容及其影响

2.2.4 高频变压器分布电容的理论计算

2.3 本章小结

第三章 高频变压器分布参数模型分析

3.1 传统高频变压器模型

3.2 三电容分布参数模型

3.3 五电容分布参数模型

3.4 六电容分布参数模型

3.5 梯形网络模型

3.6 本章小结

第四章 高频变压器分布参数的有限元分析

4.1 分布电容的有限元计算

4.2 漏感的有限元计算

4.2.1 高频变压器的漏感及其影响

4.2.2 ER模型

4.2.3 XP模型

4.2.4 加权平均系数

4.2.5 仿真结果及后处理

4.3 本章小结

第五章 高频变压器分布参数的测量

5.1 二端口网络法计算高频变压器分布参数

5.2 实验测量

5.3 仿真与实验验证

第六章 结论

参考文献

致谢