开关电源结构及高频变压器优化设计研究

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1、万方数据开关电源结构及高频变压器优化设计研究学位类型学科(专业学位类别)作者姓名作者学号导师姓名及职称实践导师姓名及职称学院名称论文提交日期学位授予单位：童些型堂僮：扭越工猩堡邀工程亟±：王塑龌：12020301005：周翅进塾拯墨担塞进垣：廑麴陋熊±一一：扭电工程堂院：2Q!垒生§旦三Q旦：塑直型．撞太堂万方数据OptimizationdesignresearchofswitchingpowersupplymodeandhighfrequencytransformerTypeofDegree一一￡!Q鱼墨墨iQ旦垒!Q星g!曼昼Discipline(TypeofProfe

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3、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。储戳：域扩醐咖噼姗～学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段

4、保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：导师签名：蜥日期：扣肿年，月抛日日期：力，够年，月扬127万方数据湖南科技大学机械工程硕士学位论文摘要随着节能减排政策的实施，各行各业对低损耗、小体积、高可靠性的大功率高频开关电源的需求越来越大。大功率高频开关电源作为工业的必备元件，其损耗、体积、温升对开关电源整体性能有着至关重要的影响。研究高频趋势下开关电源的损耗对降低能源消耗具有较大的经济效益和社会意义。本课题以企业委托合作项目“大功率无极调节高效UV电源的研制”为依托，以生产实际中的高频高效开关电源为研究对象，以降低损耗、减小体积为研究目标，以电路和结构设计以及

5、高频变压器优化设计为重点展开研究。研制出的电源样机实验测得其总体效率为92．2％，高频变压器的效率比优化前提高了O．309％。电源内部温度场测试满足设计要求，验证了结构热设计的合理性。(1)对高频开关电源的主电路、DC—DC逆变电路、逆变控制电路、驱动电路、保护电路以及电源整体结构进行了设计。(2)对比分析了几种磁芯材料在不同频率和磁通密度下的损耗特性，优化选择了磁芯材料。分析了高频时环形磁芯几何尺寸与磁芯损耗的关系，并推出了其归一化公式，为后续环形磁芯尺寸优化设计提供依据。从DOwell模型出发对绕组等效因子展开分析，为绕组导线选择和绕组布局提供参考依据。(3)基于AP法

6、对6kW高频变压器进行设计，在NSGA—II算法中改进了排序策略和选择截断策略，建立高频变压器的损耗和体积优化数学模型，并用改进算法对高频变压器进行优化设计。f4)运用AsoftMaxwell对绕组等效因子、绕组布局进行二维仿真，对环形磁芯几何尺寸与损耗关系进行三维瞬态仿真，以验证优化设计理论的正确性。对优化后变压器模型进行三维瞬态仿真。(5)对电源样机进行内部温度场测试和电源整体动态损耗，验证电源结构热设计和高频变压器优化设计的合理性。关键词：开关电源；高频变压器；电路设计；智能算法；有限元分析；万方数据摘要lI万方数据湖南科技大学机械工程硕士学位论文——————————

7、———————————————————————————————————————————————————————————————————一ABSTRACTWiththeimplementationOfenergyCOnservationandemlsSlonreductionp01icy，thedemandforhighpowerhighfrequencyswitchingDoWersupplywithcharacteristicsoflowlosses，smallvolumeandprovenreliability