基于iSIGHT软件集成平台的平面变压器仿真与优化设计

发布时间：2017-11-19 22:04

  本文关键词：基于iSIGHT软件集成平台的平面变压器仿真与优化设计

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【摘要】：随着科技的发展,目前开关电源的发展逐渐趋向于小型化、高效率、重量轻等方面发展,然而由于传统功率变压器的体积、效率、重量等方面严重制约着电源的发展。对于传统的功率变压器,当频率升高至100KHz时,其中的高频效应非常明显,主要表现在集肤效应和临近效应,因此增加了变压器的损耗,效率明显下降,为了避免这些问题,可以通过铜箔制作成绕组线圈或通过印制版印刷绕组线圈,结合平面磁芯制作成的平面变压器,与传统的变压器相比,平面变压器有着较多的优点,例如造型低、受高频效应影响小、散热性较好、功率密度高、效率高、使用频率高等优点,特别适用于高功率密度、高频率开关电源中。自从20世纪80年代,IBM公司提出平面变压器至今,十几年中平面变压器也得到了一定的发展,然而当开关电源的频率越来越高时,平面变压器的集肤效应和临近效应也在一定程度上显现出来,导致漏感和分布电容增大的现象,并且会产生影响开关电源安全运行的尖峰电压,致使开关电源损坏,因此在平面变压器设计时,必须考虑这些影响开关电源的寄生参数。本文即对平面变压器的寄生参数进行详细的分析,找出其中的设计变量,然后利用iSIGHT软件集成平台集成了Maxwell 3D电磁分析软件和Saber电路仿真软件,通过集成软件进行仿真分析,得出平面变压器的优化设计方案。本文的主要工作内容为:1)通过对平面变压器的各种寄生参数的理论分析,然后根据平面变压器的特殊结构和绕制方法,以及结合对开关电源的危害,提出合理的改进措施,得出准确的等效电路。2)通过对平面变压器集肤效应、临近效应的深入研究,发现电路中的各寄生元件之间会产生谐振,在变换器中开关元件两端产生高压尖峰,严重危害开关电源的运行安全,因此明确了本次平面变压器的优化方向,即为降低由于集肤效应和临近效应所产生的尖峰电压,且确定了优化设计变量为初次级间的绝缘层的厚度。3)通过iSIGHT软件集成平台中集成了Maxwell 3D电磁分析软件和Saber电路仿真软件,利用集成平台提供的优化算法对平面变压器进行迭代仿真,通过更改绕组初次级间的绝缘厚度,观察尖峰电压的值,当尖峰电压的值达到最小时,即为最优化的设计方案,最终达到优化设计的目的。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM41

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本文编号：1205036