考虑电热相互作用的电力电子应用高频变压器多物理场数字模型

Multiphysics Digital Model of the High Frequency Transformer for Power Electronics Application Considering Electro-Thermal Interactions

作者	Zhaoxin Wang · Claus Leth Bak · Huai Wang · Henrik Sørensen · Filipe Faria da Silva
期刊	IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期	2023年11月
技术分类	拓扑与电路
技术标签	多物理场耦合功率模块可靠性分析热仿真
相关度评分	★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词	高频变压器多物理场电热耦合电力电子绝缘老化有限元分析可靠性

语言:

中文摘要

电力电子中的高频变压器（HFT）常处于高频PWM电压与高温的双重应力下。电热耦合效应会加速绝缘老化甚至导致失效。本文提出了一种精确的多物理场建模与仿真方法，对于分析HFT在复杂工况下的性能演变及可靠性评估具有重要意义。

English Abstract

The high frequency transformer (HFT) applied in the power electronics operate under the combined stresses of high-frequency pulsewidth modulation (PWM) voltage and high temperature. The electro-thermal coupling effect can accelerate the aging process and even cause the failure of the HFT's insulation. The accurate modeling and simulation of the multiphysics fields of the HFT is crucial for investi...

SunView 深度解读

高频变压器是阳光电源组串式逆变器及储能变流器（如ST系列、PowerTitan）中DC-DC变换环节的核心磁性元件。随着功率密度的提升，磁芯损耗与绕组发热的耦合效应成为制约系统可靠性的瓶颈。该研究提出的多物理场耦合建模方法，可直接应用于阳光电源研发流程中，优化高频变压器的散热设计与绝缘选型，有效降低PowerTitan等大型储能系统在极端环境下的故障率，提升产品全生命周期可靠性。建议研发团队将其引入磁性元件仿真平台，以缩短高功率密度产品的开发周期。