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控制与算法
★ 5.0
圆形利兹线高频变压器双二维漏感解析计算模型
A Dual Two-Dimensional Analytical Model for Leakage Inductance Calculation of High-Frequency Transformers with Litz Wire
| 作者 | 张鹏宁 · 李朋阳 · 刘泽 · 张荐 · 曹清山 · 李磊 |
| 期刊 | 高电压技术 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 51 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 圆形利兹线高频变压器 漏电感 镜像法 高频涡流效应 气隙 张鹏宁 李朋阳 刘泽 张荐 曹清山 李磊 高电压技术 High Voltage Engineering |
版本:
针对圆形利兹线高频变压器漏感精确计算问题,提出基于镜像法的双二维解析模型。该模型通过双二维等效简化三维漏场分布,综合考虑高频涡流效应下利兹线内漏磁能量的影响,并分析气隙与绕组换位对漏感的特性影响。模型应用于200 V/200 V和300 V/600 V样机设计,实验测得漏感与计算值平均偏差小于2%,验证了模型准确性。适用性分析表明,计算精度与镜像层数及网格密度正相关,为高频变压器优化设计提供了理论依据。
圆形利兹线高频变压器的漏感大小影响着电力电子器件的性能与寿命,需要对其进行精确计算和控制,然而高频变压器本体是三维结构,传统基于一维假设的漏感解析计算模型的精度得不到保障,因此该文基于镜像法原理,对高频变压器的漏磁场分布进行双二维简化等效,综合考虑高频涡流效应对圆形利兹线内漏磁能量的影响,建立了高频变压器双二维漏感解析计算模型,并利用所提出模型分析了磁芯开气隙和绕组交叉换位情况下高频变压器的漏感变化特性.同时将双二维漏感解析计算模型应用到高频变压器的优化设计流程中,设计并制作了两台变比分别为200 V/200 V、300 V/600 V的高频变压器样机,通过实验对其漏感进行了测量,且实验测量值与解析模型计算值的全局平均偏差均小于 2%,验证了该文模型的准确性.最后,通过对该文模型的适用性进行对比分析得出,模型的计算精度和时间成本均会随着镜像层数和网格划分数的增加而增加,为该文模型在圆形利兹线高频变压器优化设计中的应用提供了理论参考.
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SunView 深度解读
该双二维漏感解析模型对阳光电源高频隔离变压器设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中,高频变压器是实现电气隔离和电压变换的核心部件,其漏感直接影响系统效率、电压尖峰和EMI特性。该模型可精确预测利兹线变压器在高频(20-100kHz)下的漏感参数,综合考虑涡流效应和绕组换位影响,计算偏差小于2%,可显著缩短PowerTitan等大型储能系统中隔离变压器的设计周期。对车载OBC充电机的高功率密度变压器优化设计同样适用,有助于提升功率密度和降低损耗,支撑阳光电源在高频磁性元件设计上的技术积累。