微波炉用漏感变压器电磁仿真与优化设计

发布时间：2017-07-15 19:28

  本文关键词：微波炉用漏感变压器电磁仿真与优化设计

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【摘要】：如今,微波炉已经成为现代厨房必备的烹饪电器,其便捷、快速、高效的加热方式深受快节奏生活方式的都市家庭喜爱。而为响应节能环保的社会主题,针对微波炉性能与功耗的研究便具有十分重要的意义。漏感变压器作为微波炉内部电源电路的核心元件,是专用于微波炉的一种特殊变压器,其不仅具有普通变压器的升降变压功能,也具有稳压功能,以保证磁控管能够在±10%左右电网电压波动情况下稳定工作。因此,漏感变压器的研究对于提升微波炉整体性能便显得十分重要。而随着有限元仿真软件的发展,尤其对电磁场这一类复杂的抽象场问题更是提供了一套便捷与系统化的研究方法,使其相比于传统研究方法,能够大大缩短的研发周期,并且减少研究经费。本文正是基于ANSYS Workbench工作平台,运用电磁场仿真软件Maxwell与系统仿真软件Simplorer联合仿真的方法,对型号MD-701CMR-1的漏感变压器实物模型进行有限元建模与仿真,并根据相关电磁特性与仿真结果,提出对其铁芯结构的优化设计方案,从而减少漏感变压器运行时的损耗。本文的详细研究内容由以下三部分组成:(1)本文针对型号为MD-701CMR-1漏感变压器,运用Maxwell电磁场仿真软件进行三维建模,并分别仿真该变压器次级侧绕组单独接电容与通过半波倍压整流电路连接磁控管等效负载时的电磁特性,通过对仿真结果的后处理得到其输入输出的电压电流波形、磁场分布图、损耗曲线等数据;并通过模拟电网电压的波动情况,仿真出了漏感变压器的稳压效果:初级侧电压在10%的变化情况下,磁控管两端电压峰值的变化保持在3%左右。(2)将Maxwell仿真结果通过Workbench工作平台与瞬态热场模块进行数据连接,将电磁仿真结果中的各类损耗数据作为热载荷加载到变压器模型上,完成瞬态热场的仿真分析。得到该漏感变压器在额定工作10000s后模型的温度云图,其温度最高可达135℃,位于初级侧绕组。(3)根据漏感变压器的工作原理,本文提出了一种基于E-E型,上下部分采用不同型号硅钢片的铁芯结构,目的在保证漏感变压器稳压功能正常的前提下,降低变压器的损耗,从而减轻发热状况。本文通过相同的仿真方法验证了该优化方案的可行性,并使得漏感变压器的最高温升下降了25.81℃。
【关键词】：漏感变压器 有限元仿真 损耗优化
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM925.54
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 变压器有限元仿真的研究现状11-14
• 1.3 微波炉使用漏感变压器的发展态势14-15
• 1.4 研究方法15
• 1.5 本文的研究目与主要内容15-16
• 第二章 有限元软件与分析方法介绍16-20
• 2.1 仿真软件介绍16-18
• 2.1.1 ANSYS WORKBENCH软件简介16-17
• 2.1.2 电磁仿真软件MAXWELL简介17
• 2.1.3 SIMPLORER软件简介17-18
• 2.2 有限元分析方法在电磁场问题中的应用18
• 2.3 本章小结18-20
• 第三章 漏感变压器相关基本理论与工作原理20-30
• 3.1 麦克斯韦电磁场理论20
• 3.2 变压器的工作原理20-22
• 3.3 漏感变压器的稳压原理22-26
• 3.4 微波炉用漏感变压器的设计方法26-27
• 3.5 微波炉内部电源电路27-29
• 3.6 本章小结29-30
• 第四章 漏感变压器的仿真30-52
• 4.1 建立三维模型30-32
• 4.2 设置材料参数32-35
• 4.3 设置边界条件35-36
• 4.4 设置激励36
• 4.5 网格剖分36-37
• 4.6 求解方式37-51
• 4.6.1 漏感变压器连接谐振电容37-42
• 4.6.2 次级侧接磁控管等效负载仿真42-48
• 4.6.3 漏感变压器损耗分析48-49
• 4.6.4 漏感变压器热分析49-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第五章 漏感变压器的结构优化方案52-61
• 5.1 模型结构优化52-54
• 5.2 模型优化前后空载励磁电流比较54-55
• 5.3 次级侧接磁控管负载仿真55-57
• 5.4 优化后模型电压输入输出波形57-58
• 5.5 优化后模型磁场分布58-59
• 5.6 优化后模型稳压功能仿真59-60
• 5.7 本章小结60-61
• 第六章 全文总结与展望61-63
• 6.1 全文总结61
• 6.2 后续工作展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67

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本文编号：545430