大容量中频变压器的设计与研究

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1、上海交通大学硕士学位论文大容量中频变压器的设计与研究硕士研究生：张征学号：1120319124导师：谢宝昌申请学位：工程硕士专业学位专业：电气工程学院：电子信息与电气工程答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学*本研究得到国家863计划“电网友好型新能源发电关键技术及示范应用”资助（编号2012AA050203）DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterDESIGNANDRESEARCHOFHIGHPOWERME

2、DIUMFREQUENCYTRANSFORMERCandidate：ZhangZhengStudentID：1120319124Supervisor：XieBaochangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringMajor：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationAffiliation：andElectricalEngineeringDateofDefense：2015.02Degree-Conferring-

3、Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文大容量中频变压器的设计与研究摘要提高磁集成功率传输系统的工作频率可以带来更小的体积、更高的效率和更低的成本，是今后功率传输系统的重要发展方向。大容量中频变压器是中频磁集成功率传输系统的核心部件，要求具有高的效率、功率密度和稳定性，进行大容量中频变压器的设计与研究对发展磁集成功率传输系统具有重要的意义。变压器核心部件磁芯几何尺寸的可定制化极大增加了设计的自由度和复杂度，同时高电压、高频率和大功率的电气环境也为设计提出了新

4、的要求，本文对大容量中频变压器优化设计方法进行研究。变压器的多物理场特点直接决定变压器的工作特性，工作环境的变化对变压器多物理场的影响是多方面的。中频变压器需要和电力电子装置协同工作，变压器漏电感对电力电子系统工作有很大影响，分析和计算变压器漏感具有重要性。电力电子系统同样也对变压器损耗模型和温升模型产生很大的影响。损耗模型变化的主要原因是工作频率的变化和激励波形的非正弦化，温升模型变化的主要原因是散热面积的减小和单位体积产热量的上升。因此有必要对大容量中频变压器的多物理场模型进行研究。本文以有限元软件为仿真工具，构

5、建了大容量中频变压器多物理场模型，并进行了漏电感、绕组损耗、磁芯损耗和温度场计算等研究。并用小样机试验验证分析计算的正确性。关键词大容量中频变压器，有限元法，优化设计，多物理场，漏感，损耗，温度场i上海交通大学硕士学位论文DESIGNANDRESEARCHOFHIGHPOWERMEDIUMFREQUENCYTRANSFORMERABSTRACTIncreasingoperatingfrequencywillnotonlyincreasetheefficiencyofmagnetic-integratedpowertr

6、ansmissionsystem,butalsodecreaseitsvolumeandreducecost.Thehighpowermediumfrequencytransformer(MFT)isthekeycomponentofmediumfrequencymagnetic-integratedpowertransmissionsystem,anditisrequiredtobewithhighefficiency,highpowerdensityandstability.Designandresearchof

7、MFTaremeaningfultothedevelopmentofpowertransmissionsystem.Asthegeometryofcoreiscustomized,thefreedomandthecomplexityoftheMFTdesignarehighlyincreased.AtthesametimeMFTshouldmeettherequestofthehighpower,thehighvoltageandthehighfrequency.Itisnecessarytooptimizethed

8、esignoftheMFT.Themulti-physicscharacteristicsofMFTaredirectlyrelativetoitsworkingperformance.ThechangesofworkingenvironmenthavemanyeffectsontheMFTmulti-physicsfield.TheMFTwo