高频变压器损耗及温升特性分析
目录
第一章绪论 (1)
1.1课题的研究背景及意义 (1)
1.2国内外研究现状 (2)
1.3本论文的主要研究内容 (4)
第二章高频变压器设计 (5)
2.1AP法设计高频变压器 (5)
2.2高频变压器分布参数 (7)
2.2.1漏感 (7)
2.2.2高频变压器漏感的计算 (8)
2.2.3分布电容 (9)
2.2.4分布电容的计算 (10)
2.3本章小结 (12)
第三章高频变压器损耗分析 (13)
3.1磁芯损耗 (13)
3.1.1磁损测量 (14)
3.2绕组损耗 (15)
3.2.1集肤效应 (16)
3.2.2邻近效应 (17)
3.2.3用于涡流场分析的Maxwell方程 (17)
3.2.4集肤效应损耗一维模型 (18)
3.2.5邻近效应损耗一维模型 (23)
3.2.6载流涡流损耗一维模型 (26)
3.2.7厚绕组平分为薄绕组的一维模型 (29)
3.3本章小结 (30)
第四章有限元分析 (31)
4.1绕组损耗的有限元分析 (31)
4.2主磁通有限元分析 (38)
4.3漏磁场有限元分析 (40)
4.4温度场有限元分析 (42)
4.5本章小结 (45)
III
第五章实验研究 (47)
第六章结论 (51)
6.1全文工作总结 (51)
6.2需要进一步研究的问题 (51)
参考文献 (53)
致谢 (57)
IV
河北工业大学硕士学位论文
第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
随着电力电子技术和信息技术的快速发展，电子设备的应用领域越来越广泛，与人们的工作、生活的关系越来越密切，电源性能的好坏直接影响到整个电子系统的安全性、可靠性和经济性[1]。电子系统的小型化和低成本化使得电源具有体积小、重量轻、高功率密度等优点，对电源的设计、工作性能也提出了更高的要求[2]。磁性元件是高频变压器的重要组成部分，也有用于电感元件的。电感的主要作用是滤波，通低频阻高频。随着电子系统的复杂化，基于电磁场的工程实际问题，要想得到问题的精确解是很繁琐复杂的，更多时候甚至是不可能的。此时，通常根据具体的工程实践问题，按照工作的要求，生成此问题的简化模型，再加上相关形式下的初始条件和边界条件，通过相关的数学分析，得到具体情况下的数值解，其中，有限元法为目前公认的比较有效的一种[3]。随着对大容量变压器需求的增多，由漏磁场产生的一系列问题也应得到广泛的重视，漏磁场随容量的增大也在相应地增强，从而绕组中产生的涡流也会增大，相应的损耗也随之增大，这必将导致局部过热，再加上工作频率的不断提高，变压器的体积和重量越来越小，但随之损耗增加，由此温升就成了我们所关心的问题，在设计变压器的同时，用有限元软件仿真其温度分布，得到变压器的热点，对变压器绝缘等级选择和散热有指导意义[4]。
有限元法电磁计算广泛应用于电工领域的各个方面，如变压器损耗和漏磁场分布以及应力等特性以及电容、电感等参数计算，另外，有限元法还可以对电力系统中的电缆、消弧线圈等的外部磁场、电晕等进行分析，对电工设备的涡流、集肤效应等也能进行一定分析，此外，在对一些新产品的研发中，有限元法发挥了巨大作用，极大的增加了工作效率，减少了产品研发时间，降低了开发成本，由此说明，设计产品的同时，采用仿真分析是必要的，由于变压器涡流损耗和温度场涉及到的不仅仅是电磁学，还有流体力学和传热学等多门学科，研究的难度使其发展也受到限制。
各种类型电路工作频率的不断提高，使得各种电子设备、信息设备的体积和重量都在不断地减小[5]。近年来，家用或办公用台式电脑和笔记本电脑等电子设备的需求量在不断提高，更加要求电子系统小巧轻便、能够模块化。在这些小模块系统中，电源部分对体积和重量的影响起着决定性的制约因素。这是因为电源内部存在磁性元
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