PWM激励下高频变压器铁心损耗性能研究

发布时间：2020-05-07 18:24

【摘要】：随着电力电子技术的不断发展,在高频率下实现高功率的转换已经越来越普遍。作为电力电子变压器的关键组成部分,高频变压器的尺寸和性能取决于铁心工作频率和材料磁特性,增大工作频率会减小变压器的重量和尺寸,然而损耗尤其是铁心损耗将增大,限制了高频变压器的效率。高频变压器铁心损耗大小与其所使用的铁心材料及激励形式密切相关,作为高频变压器通常采用的铁心材料——软磁铁氧体或纳米晶,其在非正弦激励下磁特性与损耗特性的研究及铁心损耗的准确计算等问题还有待进一步解决。本文重点研究了软磁铁氧体或纳米晶环形样件的磁特性及在方波和PWM波激励下的铁心损耗模型。在测量方波和PWM波激励下的铁心材料的磁特性与损耗特性基础上,提出了非正弦激励下损耗分离模型的改进形式,并将其应用到高频变压器铁心性能仿真计算中,为高频变压器铁心结构的进一步优化设计提供有力的参考依据。主要研究内容有:首先,在实验室现有测量系统基础上,完成了环形铁心非正弦磁特性测量系统的搭建,并对软磁铁氧体和纳米晶两种材料的环形样件进行了实验测量。为了能更准确的了解铁心材料在不同激励形式下的磁特性,分别采用了正弦波、方波和PWM波三种激励形式进行测量,绘制出了磁化曲线、损耗曲线以及磁滞回线,为铁心损耗模型的建立打下基础,也为高频变压器的设计和制作提供了参考数据。然后,介绍并分析了几个常被国内外学者研究以及应用的损耗模型,在铁心损耗测量数据的基础上对基于铁耗分离模型的Barbisio算法做出了改进,将异常损耗系数表达为随频率和磁通密度变化的函数。同时,分析了横截面为矩形的软磁铁氧体涡流路径并推导出涡流损耗计算公式。最后,根据实验数据拟合了上述损耗模型参数,建立了异常损耗参数数据库,并验证了该模型在方波和PWM波激励下的有效性。利用MagNet商用有限元计算软件对一台高频变压器进行了磁场仿真,采集了电流峰值时刻铁心内的磁场信息并输出数据。利用所提出的损耗模型计算了铁心每个采集节点的损耗数据,最终得到了高频变压器铁心的损耗分布。
【图文】：

如图1.2 所示，，电力电子变压器在实际应用当中，高频变压器中铁心的工作环境比较复杂，高频变压器电力电子变换器高频信号高频信号输入工频AC或DC控制器电力电子变换器输出工频AC或DC第 1 章 绪论

铁心损耗测量系统图
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM40

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本文编号：2653369