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文档简介

1、2007.10憔丈字夔屋器01MechanismInvestigationandAnalyticalModelingforWindingLossofFlybackTransformer中图分类号:TM4文献标识玛:B文童编号:1606-7517(2007丿10T0-1010引言1已有相关研究回顾1.1反激式变换器及其变压器技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONI轻16憔丈孚曼屋器2007.10技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONI轻16憔丈孚曼屋器2007.10(a)娈压器(b)变换器图1反激式变换器及其变压器结构示意图(a)连续导通CCM(b)不连续导通DC

2、M图2反激娈压器线圈电流1.2已有相关研究回顾TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10憔忘孚夔屋器個*表1反激变压器线圈涡流损耗相关研究工作归纳Tablel.SummaryforpreviousworksonFlybacktransformerwindingeddycurrentloss文献1】12【4,58910研究方达频域存限元数值仿真频域二维解析计算时域一维解析计算时域的限元仿真时域SFD仿真线圈电流交流分解+频域有限元仿真仿真或计算采用的模型导通线圈设为正弦波电流,关断线圈设为零电流实际的交替开关波形电流交瞽工作线圈同时赋同次诸波关键结论,怠/,见木文气隙对

3、称ill:磁芯气隙对线圈损耗影响很大;磁芯气隙对线圈损耗影响不大;线圈交义换位对线圈损耗冇影响;线圈交义换心线圏损任没仃影响;公:九为气歐M线阍损耗没仃彫响;交替导通线圈分别设为心恢波和雀电流建模力法可能存力问趣:.谐波分解方法不适用丁反激变压器线圈损耗分析。【一8.6mm:h=1.4mm;w=34mm:a1.2mmi磁心观格PhilipsEE31/13/9:感心材料:3C90;气隙:0.62mm;原边线圈Np:128匝,线径0.4mm;副边线圈Ns:轴!16匝采用6股线径OHmm的导线并绕。图3反激变压器AnsoftMaxwelP仿真模型参数=st=$=2聲(a)-次谐波(b)二次谐波图4图

4、3的变压器在线圈电流i“=065A,“=109A时谐波电流激励的线圈窗口碗场2反激变压器线圈涡流损耗机制分析技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONEEk应憔丈事曼厘器2007.10技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONEEk应憔丈事曼厘器2007.10ii,i丫2-t-nc0i;L/(a)COM(b)DCM图5反激变压器线圈电流的交直流分解技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONEEk应憔丈事曼厘器2007.10技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONEEk应憔丈事曼厘器2007.103本文提出的线圈涡流损耗机制应用3.1减小反激变压

5、器线圈涡流损耗的方法技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATIONEEk应憔丈事曼厘器2007.10(b)二次谐波(a)一次谐波图6图3的变压器在线圈电流AiF=ir2=1.09A时谐波电流激励的线圈窗口磁场TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10憔忘字熨厘器053.2对已有相关工作的评价边圈边圈原线制线(b)(c)图7图3的变压器三种结构表2图7三种结构变压器的标准化线圈损耗电流纹波系数R图7-)结构图7-(b)芻;构图7(c)结构0.510.520.940.4620.700.680.41技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION061kIfi

6、憔丈孚變屋器2007.10技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION061kIfi憔丈孚變屋器2007.10%的=厶加)+Pgi(”)+PtL()4新型线圈损耗解析模型4.1线圈窗口磁场正交性分析P1如血=/pipip+5+4Rp$UH,+ip*is)技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07=k(n)Htcoshk(n)(A-z)-和cosh(*(“)z)/sinhk(”)A比严儿+uz叭技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081

7、k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07(a)变压器成分磁场(b)电感器成分磁场图8图4-(a)的磁场经分解得到的两部分磁场技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICAT

8、ION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07Pis$l5=Pzi曲()+儿讥HpG)技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器074.2新型线圈损耗解析模型Pg的(”)=ST工匕何希-(亦了向?-Ixii/be

9、i/)/(bei卩+bei2/)|/(屈)心込加()=Rej皿7吋中。1“叽PrC+%)+“gm(姑+氐2)】曲y技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07心卅何=比彷(叭+心卫)工门皿()+甩也()1技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.1

10、0TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION081k憔忘孚曼厘器e2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07H二-(的十/)+血3)+4何;化-y)比比,?凡+吟(兀一耳厂討“化-(仏+弘)卜-比円声=jjU(比+/)&(“)妙;-比).(必_.、)+凤氐山)亿需门/(心)|讥表3各电流纹波系数下基于不同线圈损耗模型的反激变压器线圈损耗(损耗单位:W)原边线圈电流纹波系数心(ir*2=lA)AnsoftMaxwell右限元数值仿真新型解析线

11、圈损耗模型文献6模型线圈电流分解成变压器和电磁器成分基于线圈电流直接分解的总损耗变压器持性磁场的线圈损耗电感器待性磁场的线圈损耗线圈总损耗陝崔变压器特性磁场的线圈损耗电感器特性磁场的线圈损耗总损耗损耗值谋差损耗值误差损耗值谋差04.5404.544.544.412.9%/f4.412.9%4.452.0%0.52.000.413.313.322.822.8%0.387.3%3.203.3%2.9510.9%12.021.1436361.963.0%1.067.0%3.024.4%2.7114.2%11.51.481.883.363.361.442.7%1.756.9%3.195.1%2.831

12、5.8%2142.553.693.701.112.6%2.386.7%3.495.4%3714.1%1注:衣中把反激变压器线圈口流损址汁入“变压器待件磁场的线圈损耗蔦5结论参考文献PDEvans,WHChew.ReductionofproximitylossesincoupledinductorsJIEEProceedings-B,1991,138(2):51-58TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10憔忘字夔屋器09TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07R.Prieto,JA.CobosOptimizingthew

13、indingstrategyofthetransformerinaflybackconverterCProceedingsofIEEEPESC*1996,Maggiore,Italy,1996:1456-1462.RPrieto,JACobos,0GarciatetalHighfrequencyresistanceinflybacktypetransformerCProceedingsofIEEEAPEC*2000,NewOrleans,USA,2000:711-719.JDLayers,EDLayersAnaccuracyassessmentof2-Dvs3-Dfiniteelementmo

14、delsforferritecore,sheetwoundtransformerCProceedingsofIEEEAPEC2002,Dalas,USA,2002:158-161.JDLayersOn-andoffstatelossesinfoilwindingsCProceedingsofIEEEPowerConversionConference*Osaka,Japan,2002:1096-1101.C.Larouci,J-PKeradec,J-PFerrieux,etalCopperlossesofFly-backtransformer:searchforanalyticalexpress

15、ionsJIEEETransonMagnetics,39(31):1745-1748.JMLopera,JPrieto,FNuno,etalAquickwaytodeterminetheoptimumlayersizeandtheirdispositioninmagneticstructuresCProceedingsofIEEEPESC*1997,St.Louis,USA,1997:1150-1156.CRSullivan,TarekAbdallahOptimizationofaflybacktransformerwindingconsideringtwo-dimensionalfielde

16、ffects,costandlossCProceedingsofIEEEAPEC*2002,Anahei叫CA,2001:116-122.DougLayers,EricLayersWaveformdependentswitchinglossesinflybacktransformerfoilwindings*ProceedingsofIEEEAPEC*2002,Cairns,Australia,2002:1236-1211.XingkuiMao,WeiChenMechanisminvestigationandanalyticalmodelingforwindinglossofflybacktr

17、ansformerCProceedingsofIEEEInternationalMagneticsConference*2006,SanDiego,USA.毛行奎並纪沽,陈为.高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用J电工电能新技术.2001,23(3):43-16.MAOXing-kui,DONGJi-qing,CHENW“Windinglossmodelingofcentral-tappedtransformerinSWPSanditsapplicationJAdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergy,2004,23(3):

18、43-16.(inChinese)PDo石el1.EffectsofeddycurrentsintransformerwindingsJ,ProceedingofIEE,1966,113(8):1387-1391.XingkuiMao,WeiChenWindinglossmechanismanalysisanddesignfornewstructurehigh-frequencygappedinductorIEEETransonMagnetics,2005,41(10):1036-1038毛行奎.陈为.开关电源离频平面变压器并联PCB线圈损耗建模及分析刀中国电机工程学报,2006.26(22)

19、:167-173.MAOXing-kui,CHENWeiAClossmodelingandanalysisforparallelPCBwindinginhigh-frequencypowerplanartransforaerJProceedingsoftheCSEE,2006,26(22):167-173.(inChinese)VytenisLeonavicius,MaeveDuffy,UlrichBoeke,etalComparisonofrealizationtechniquesforPFCinductoroperatingindiscontinuousconductionmodeJIEE

20、ETransonPowerElectronics,2004,19(2):531-511.JiankunHu,CharlesRSullivanACresistanceofplanarpowerinductorsandthequasi-distributedgaptechniqueJIEEETransonPowerElectronics,2001,16(4):558-567陈为,毛行奎罗恒廉,等.爲频电感器线圈损耗分析与交错气隙布置电工技术学报,2003,18(6):72-76CHENWei,MAOXing-kui,LUOHeng-lian,etal.Windinglossanalysisands

21、taggeredair-gaparrangementforhigh-frequencyinductorTransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2003,18(6):72-76.(inChinese)JamesHSpreenElectricalterminalrepresentationofconductorLossintransformersIEEETransonPowerElectronics,1990,5(4):124-429Wallmeier,PImprovedanalyticalmodelingofconductivelossesingap

22、pedhigh-frequencyinductorsJIEEETransonIndustryApplications,2001,37(4):1015-1054.技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION01kIfi憔忘字變屋器2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION01kIfi憔忘字變屋器2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07附录S-fPDC+工”Re(/吋)技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION01kIfi憔忘字變屋器2007.10TECHNOLOGY&APPLICATION技术与应用2007.10必憔丈字曼屋器07技术与应用TECHNOLOGY&APPLICATION0

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