高频电源场路耦合仿真及实验研究

发布时间：2017-12-25 08:14

  本文关键词：高频电源场路耦合仿真及实验研究　出处：《湖北工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：为了给用户很好的使用体验,工程师将产品的模型设计从体积上做了优化,与此同时,为了充分的实现能源的的高效利用,工程师也在寻求更为节能的设计方案。在含有磁性元件的产品中,其产品的体积主要受磁性元器件体积大小限制,在体积设计上对产品的优化设计,需要从磁性器件的体积优化着手。本文以反激式高频电源为对象,运用场路耦合的方法,主要研究高频变压器的三个问题:(1)基于有限元分析不同信号的磁芯的磁饱和程度、损耗及温升;(2)高频环境下的绕组铜耗优化问题;(3)基于场路耦合完成电源电路的设计。本文首先在磁芯窗口面积法的基础上进行高频变压器磁芯选型以及绕组匝数的结构设计;通过有限元单元法以及联合仿真的途径对变压器结构进行磁饱和的仿真,从而对传统的结构进行评估;在磁场仿真中,通过理想工作环境下的评估不同磁芯的所构成的模型的铁耗、温升,从而研究不同磁芯的高频特性;利用Simplorer将变压器模型导入理想的反激式开环电路中,联合电路的工作模式和磁性模型进行仿真;通过实验室现有设备,进行了磁饱和和相关的磁芯参数的实验。随着频率的增加,不能忽视趋肤效应和邻近效应对于绕组的铜损的影响,其中对绕组的交流损耗影响明显,从改点进一步研究,通过联合仿真以及有限元分析得出当频率和外部电路一定时,绕组铜损与所选线径的变化存在最小值的结论;当保证绕组的总截面积不变时,研究采用多股并绕以减少交流损耗的方法,从而发现总截面积一定时,绕组的并绕根数在不同的频率下的表现能力不同,在一定范围内并绕根数能够减少绕组的交流损耗,,当工作频率大于该范围的频率时,不并绕结构反而比并绕结构更能够减少交流损耗;针对一台100W的反激式变压器,优化磁芯型号、绕组结构进行有限元分析,并对比了优化前后绕组的损耗。最后,基于场路耦合法建立一个100W电源电路,在仿真平台上验证研究方法的合理性。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN86

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本文编号：1332034