基于CLLC谐振变换器的磁集成变压器优化设计

针对车载充电器后级DC/DC变换器,采用CLLC谐振变换器作为主电路拓扑,通过对变压器的磁芯尺寸进行自定义设计,实现用变压器漏感代替变换器谐振电感。为了减小变压器高度、提高功率密度,进一步对初步设计的变压器结构进行了优化,给出了磁芯优化改进的约束条件。最后通过有限元仿真以及样机实验验证了变压器设计理论的正确性和结构改进的合理性。     

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.     

绝缘筒式串级试验变压器稳态电压分布研究

在设计阶段准确计算并改善串级试验变压器的各级电压分布,对于合理地设计串级试验变压器具有十分重要的意义.笔者针对一台2 250 kV绝缘筒式串级试验变压器.根据变压器的绕组结构和外部尺寸利用有限元分析软件分别计算出变压器的内部和外部的电容参数.并将变压器外部电容采用等电位分配的方法归算为变压器级间电容.运用分配负载电容的...     

基于GaN器件LLC谐振变换器的平面变压器优化设计

现代开关电源的发展呈现高效率和高功率密度的趋势。基于GaN器件LLC谐振变换器,采用同步整流技术,通过平面变压器的设计和结构优化大大减小了变换器的高度和体积,同时也减少损耗,提高了系统的功率密度和效率。搭建了1 MHz/120 W同步整流LLC谐振变换器硬件电路,对设计进行了实验验证。样机的功率密度达到了262 W/in~3,最高效率达到了94.9%。     

用串级试验变压器产生特长波头操作波

本文介绍了使用高压串级试验变压器产生特长波头操作波的结果,对一台1100kV三级串级试验变压器采用两种不同的产生操作波的方法进行了研究,结果表明可用它来产生4000～10000μs的特长波头操作波。对串级试验变压器在产生操作波时各级的电位分布也进行了研究。     

大功率磁性技术发展回顾与分析:(二)变压器

综合评述了大功率磁性技术中变压器的发展。具体分为以下几部分内容:(1)软磁器件的分类、对软磁器件的要求及软磁器件的发展过程;(2)电源变压器的参数和设计程序(涉及磁芯材料、磁芯结构、磁芯参数、线圈参数、组装结构和温升校核);(3)软磁磁芯及其结构特点,包括硅钢磁芯、非晶纳米晶磁芯、高磁导率坡莫合金磁芯、软磁铁氧体磁芯、磁粉芯和复合磁芯、集成磁芯及正交磁芯。(4)工频变压器,包括整流变压器、交流调压器和电源变压器、工频逆变变压器、控制电源变压器及铁基非晶合金在工频变压器中的应用,(5)中频电源变压器,包括400 Hz~2 kHz中频电源变压器和1~10 kHz感应加热电源变压器。(6)高频电源变压器,包括磁通单方向变化工作模式、脉冲变压器工作模式和磁通双方向变化工作模式及磁芯材料选择。。     

DC/DC模块电源穿孔平板磁器件的设计与应用

当前开关电源不断向"小、轻、薄"方向发展,减小储能元件厚度成为提高开关电源功率密度的一个有效方法。此处以小功率有源箝位DC/DC模块电源应用为例,分析和研究了穿孔平板磁技术,设计了一种新结构磁器件以提高模块电源的功率密度,并针对有源箝位模块电源进行了穿孔平板磁器件的设计与应用。首先介绍了穿孔平板变压器、穿孔平板电感的基本结构,基于磁路理论分析了磁芯单元磁通分布、磁感应强度等性能,进而针对模块设计了磁器件的具体参数,并用有限元软件进行仿真验证,实际运行也证实了设计的有效性。     

基于温升要求上限的开关电源变压器优化设计

磁性元件占据了开关电源的很大部分重量和体积,提高磁性元件的功率密度是开关电源设计不懈追求的目标。所谓优化设计,就是在满足元件温升要求条件下,选用最小体积的磁芯,设计最合理的绕组,使得设计的元件功率密度最高。通过对开关电源变压器功率损耗的研究,构建了变压器损耗模型,推导出最小功率损耗的计算方法,提出一套优选磁芯和基于温升要求上限的设计方法。通过设计一台50KHz,2.8KW开关电源变压器,测试结果表明,该方法设计的变压器功率密度明显提高。     

大功率磁性技术发展回顾与分析:(二)变压器

正(续上期)5工频电源变压器工频电源变压器的磁芯材料和结构选择主要考虑变压器整体效率和成本。硅钢具有稳定性好、环境适应性好及磁通密度高等特点,到现在为止,仍然是工频电源变压器中大量使用的磁芯材料。工频电源变压器包括直流电源中的整流变压器、交流电源中的调压和电源变压器、直流变交流     

高频平板变压器的原理与设计^[注]

运行在高频的常规变换变压器存在着漏电感大，匝间电容量大，趋肤效应、邻近效应严重磁芯有局部过热点等问题。一种新型变压器，高频平板变压器已开发出来，它能减小漏电感和匝间电容，能消除常规变压器存在的磁芯局部过热点，能使趋肤效应、邻近效应等问题得以改善，它具有很高的功率密度、很高的效率、很低的电磁干扰和简易价廉等优点。     

Autoconnected-electronic-transformer-based multipulse rectifiersfor utility interface of power electronic systems

In this paper, an autoconnected electronic transformer (ACET) for 12- and 24-pulse rectifier systems is proposed. Considerable reduction in size and weight is achieved by operating the transformer core at a higher frequency. The rating of the autotransformer is a fraction of the output power. Utility line currents are multipulse in nature with the cancellation of several lower order harmonic currents. Furthermore, the magnetic components on the rectifier DC side are also exposed to higher frequency and can be reduced in size and weight. With an operating frequency of 990 Hz and utilizing conventional grain-oriented steel, a size reduction of 1/3 is achieved compared to a conventional 60 Hz design. Finer grades of steel or alternatives, such as amorphous material, would increase the performance advantage even further. Another unique feature of the proposed concept is that the switching frequency components are neutralized at the input side of the rectifier system. A second configuration using an open delta ACET is also presented. The proposed concept is suitable for higher power rectifier systems, which demand clean input power characteristics. This paper presents analysis, simulations, design example and experimental results for a 208 V 10 kVA prototype system     

低电压大电流整流电源并联供电

介绍了低压大电流整流电源的特点和组成,为了提高整流效率,应采用双反星形整流电路,介绍了此电路的工作原理.与之匹配的整流变压器有两种型式:传统的双反星带平衡电抗器整流变压器和三相5柱整流变压器,并介绍了后者的工作原理.当晶闸管双反星形整流器配置了三相5柱整流变压器,在多台并联运行时直流输出电流会发生剧烈振荡,详细分析了振荡的原因和改进的措施.     

基于叉形联结自耦变压器的大电流整流器研究

为减小移相变压器体积,提高整流器功率密度,提出一种使用叉形联结自耦变压器的6相大电流整流器。通过分析大电流整流器的特点,得到理想大电流整流器应由移相自耦变压器和两组三相半波整流电路组成;根据大电流整流器对移相自耦变压器的结构要求,设计移相角等于π/3的叉形联结自耦变压器,将其应用于大电流整流器,分析大电流整流器的输入电流、负载电压及叉形联结自耦变压器的容量。理论分析和实验结果表明,所提出的大电流整流器与双反星形整流器具有相同的电能质量,但输出相同的负载功率时,叉形联结自耦变压器的容量比双反星形变压器小30%,可显著提高整流器的功率密度。     

电流耦合型高压开关电源

高压开关变压器和整流器是高压开关电源的设计难点,现提出一种电流耦合型高压开关电源方案,其特点是由变压器和整流器一起构成高压变压整流组件.变压器的初、次级采用了全串联结构,使变压器的铁心、次级绕组和整流器均浮动在高电位;初级绕组浮动住低电位,较好地解决了高压绝缘等问题.采用这种设计方法的高压开关电源实现了模块化、组合化,可组合出各利电压和功率量级的全开关高压电源,有着广泛的应用前景.为验证该方案的正确性,给出了30kV/50kW的电流耦合型高压开关电源的实验结果.     

Demonstration of loss reduction effect of 66 kV‐classed 30 MVA three phase hybrid‐core transformer by trial manufacture

To realize larger‐capacity “Hybrid‐core transformer: HBT”, this research has assembled a 30‐MVA three‐phase trial HBT and evaluated the loss performances. The hybrid‐core consisting of the wound amorphous‐ and the stacked silicon steel‐cores, is expected having advantages of lower iron loss of the iron‐based amorphous material and the higher mechanical strength and saturation magnetic flux density of the silicon steels simultaneously. Three‐dimensional finite‐element method analysis revealed that the silicon steel core prevented over‐saturation of the amorphous core. The hybrid configuration enabled the design to have an approximately 10% higher magnetic flux density than configurations with only an amorphous core. We then assembled a prototype 30‐MVA three‐phase HBT designed on the basis of our investigation results. Operation tests demonstrated that the HBT has 62%‐reduced iron loss and 0.10%‐higher 50%‐loaded power efficiency from the conventional silicon steel core transformer.     

使用六绕组隔离变压器的大电流整流器研究

为提高整流器的电流输出能力,设计了一种基于六绕组隔离变压器的大电流整流器。该整流器使用六绕组隔离变压器作为移相变压器,隔离变压器的原边绕组采用三角形联结,副边绕组相互独立,输出3组相位依次相差120°的单相电压,分别为3组单相整流桥供电,可有效增大电流输出能力。理论分析、仿真及实验结果表明,该大电流整流器的输入侧和负载侧的电能质量与传统的双反星形整流器相同,但电流输出能力为双反星形整流器的1.5倍;另外,该大电流整流器所用隔离变压器的容量要小于双反星形整流器所用变压器的容量,这在一定程度上可以提高该整流器的功率密度。     

基于直流侧有源谐波抑制方法的高功率密度多脉波整流器

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力和功率密度,提出了一种使用直流侧有源谐波抑制方法和星形联结自耦变压器的多脉波整流器。该整流器的两个整流桥分别与两个Boost变换器相连,通过控制Boost电路的输入电感电流使整流器输入电流近似为正弦波;使用星形联结自耦变压器作为移相变压器,该变压器绕组结构交互联结,可显著降低变压器的容量,提高系统的功率密度。计算了使整流器输入电流为正弦波时的Boost变换器电感电流理论波形,并给出了可实现的电感电流波形,进一步分析了直流侧谐波抑制方法对星形联结自耦变压器容量的影响。仿真及实验结果表明,该整流器可有效抑制输入电流谐波,且具有较高的功率密度。     

一种12脉冲整流器用的新型自耦变压器分析

采用一种新型的移相自耦变压器构建了大功率12脉冲整流器,理论分析表明,该变压器与传统的12脉冲整流变压器相比具有理想的输入特性指标,并可降低系统的成本和体积。实验结果验证了理论推导的正确性。     

基于LTCC技术的高频开关电源变压器设计原理和方法

通过对高频开关变压器磁芯工作时能量储存、损耗、传递及工作曲线的分析,应用磁性材料的B-H回线和Q值并结合LTCC工艺特点提出一种LTCC高频开关电源变压器完整的设计思路和方法.文中以反激式高频开关变压器为例阐述了设计过程中的主要要点.用低频电磁场仿真工具Maxwell 2D/3D对计算结果进行仿真验证,在此基础上调整绕组结构和优化磁芯结构参数,得出高频变压器的合理设计方案.