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大容量中频变压器的设计与研究

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2大容量中频变压器研究现状

1.3大容量中频变压器的特点

1.4有限元法在中频变压器研究中的应用

1.5本文工作内容

第二章 大容量中频变压器的参数设计

2.1变压器几何参数定义和基本理论公式

2.2变压器参数设计方法

2.3小结

第三章 变压器电感参数的分析

3.1 变压器绕组互感的估算

3.2变压器漏感的计算

3.3小结

第四章 大容量中频变压器绕组损耗的计算

4.1 绕组交流电阻产生的机理

4.2 绕组交流电阻的理论计算方法

4.3 绕组损耗的有限元分析

4.4 小结

第五章 大容量中频变压器磁芯损耗的计算

5.1 磁芯损耗产生的机理

5.2 磁芯损耗的理论计算方法

5.3 磁芯损耗的有限元分析

5.4磁芯和绕组损耗的联合仿真

5.5小结

第六章 大容量中频变压器温升计算

6.1热阻理论

6.2 变压器热阻模型

6.3 变压器温升的有限元计算

6.4 损耗和温升的联合仿真

6.5 有限元温升计算中变压器绕组等效模型的建立

6.6 小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

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摘要

提高磁集成功率传输系统的工作频率可以带来更小的体积、更高的效率和更低的成本,是今后功率传输系统的重要发展方向。大容量中频变压器是中频磁集成功率传输系统的核心部件,要求具有高的效率、功率密度和稳定性,进行大容量中频变压器的设计与研究对发展磁集成功率传输系统具有重要的意义。变压器核心部件磁芯几何尺寸的可定制化极大增加了设计的自由度和复杂度,同时高电压、高频率和大功率的电气环境也为设计提出了新的要求。
  本文对大容量中频变压器优化设计方法进行研究。变压器的多物理场特点直接决定变压器的工作特性,工作环境的变化对变压器多物理场的影响是多方面的。中频变压器需要和电力电子装置协同工作,变压器漏电感对电力电子系统工作有很大影响,分析和计算变压器漏感具有重要性。电力电子系统同样也对变压器损耗模型和温升模型产生很大的影响。损耗模型变化的主要原因是工作频率的变化和激励波形的非正弦化,温升模型变化的主要原因是散热面积的减小和单位体积产热量的上升。因此有必要对大容量中频变压器的多物理场模型进行研究。以有限元软件为仿真工具,构建了大容量中频变压器多物理场模型,并进行了漏电感、绕组损耗、磁芯损耗和温度场计算等研究。并用小样机试验验证分析计算的正确性。

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