10KVA高频变压器绕组损耗及受力的分析计算

摘要

随着电力电子技术的发展，模块电源对变压器提出了更高的要求，例如更小尺寸、更低剖面、更大输出电流，且要求散热特性好、参数合理等。要减小体积提高开关电源的功率密度，必须提高开关电源的工作频率，其高频变压器绕组中的集肤效应和邻近效应等将会更加显著。将导致高频变压器的电阻、漏感、分布电容的发生变化。因此，针对开关电源的高频功率变压器进行优化设计，以减小绕组损耗、设计合理的参数为出发点进行研究具有重要的理论意义和应用价值。
　　高频变压器的绕组由于高频大电流流过，将引起电磁力的冲击，可能导致绕组的局部或整体发生变形，影响高频变压器的正常运行甚至损坏，因此有必要对高频变压器绕组的受力进行分析计算[1]。
　　本文采用有限元数值计算的方法，对薄铜箔的集肤效应和邻近效应引起的损耗进行了研究，并运用Infolytica公司的Magnet电磁场计算软件对不同厚度的铜箔在流过不同频率的电流下产生的损耗进行了分析。在分析并联绕组中电流不均流的基础上，计算出10KVA高频功率变压器铜箔绕组在40KHz频率下的最大厚度；对不同结构的并联绕组进行了损耗分析计算，得到了对高频功率变压器的原副边绕组利用交叉换位技术可减少高频变压器损耗的结论，详细说明了在不同类型变压器中如何具体运用交叉换位技术来减小绕组高频损耗的方法。最后分析了绕组边缘效应对高频损耗和漏感的影响。
　　本文对设计制作的四种不同绕组布局的高频功率变压器进行了分析计算，并与实验结果进行了对比，验证了数值计算和分析的正确性，其结果表明高频功率变压器的原边和副边绕组采用交叉换位技术，使高频变压器的性能更佳，运行效率更高。

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第一章 绪论

§1-1高频变压器的研究背景及发展状况

§1-2 高频变压器的研究意义

§1-3 论文主要研究内容

第二章 高频变压器的结构特性分析

§2-1高频变压器的结构特性

§2-2 高频变压器的特点和设计方法

§2-3 高频变压器绕组的高频效应分析

第三章 10KVA高频变压器绕组的损耗分析与计算

§3-1 有限元分析方法的原理

§3-2电磁场数值分析计算软件简介

§3-3 高频变压器的时谐场分析

§3-4小结

第四章不同绕组布局的高频变压器的实例分析

§4-1 高频变压器的实例模型和测试

§4-2 高频变压器的实验分析

§4-3 本章总结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢