非晶合金脉冲变压器的研制.pdf

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1、第47卷第2期Vol.47No.22010年2月TRANSFORMERFebruary2010非晶合金脉冲变压器的研制12宋晓兵，梅建伟（1.湖北超高压输变电公司，湖北武汉430050;2.湖北汽车工业学院，湖北十堰442002）摘要：讨论了高压高频脉冲变压器的电磁设计和绝缘设计方法，探讨了抑制直流偏磁的措施。关键词：脉冲变压器；非晶合金；研制中图分类号：TM402文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）02－0012－04DevelopmentofPulseTransformer

2、withAmorphousCore12SONGXiao蛳bing,MEIJIan蛳wei（1.HubeiEHVPowerTransmissionandTransformationCompany,Wuhan430050,China；2.HubeiUniversityofAutomotiveTechnology,Shiyan442002,China）Abstract：TheelectromagneticandinsulatingdesignmethodsofHVandHFpulsetransform

3、erwithamorphouscorearediscussed.ThemeasurestosuppressDCbiasarepresented.Keywords：Pulsetransformer；Amorphousalloy；Development求有较高的饱和磁通密度和较好的温度特性。目前1前言脉冲变压器的铁心材料主要是Fe-Ni基非晶、坡莫高压电源目前应用广泛，采用高频技术可以减合金和MnZn铁氧体。其中MnZn性能介于两者之少电源的体积、重量并提高电源效率。高频高压脉冲间，虽然其电阻率高、

4、价格较低及工艺稳定，但是其变压器是高频高压电源回路中十分重要的元件，其只适合于中等功率和中等磁场强度的脉冲变压器使主要作用是用磁耦合实现传递能量、电压变换、一次用。本文中采用Fe-Ni基非晶作为脉冲变压器的铁侧和二次侧电气隔离等。由于脉冲变压器的输入端心材料。常常是全桥逆变电路的输出，因此，其性能的好坏不Fe-Ni基非晶经过处理后得到的超微晶合金材仅直接影响到变压器能量传输的效率和输出波形的料，具有较高的磁导率和饱和磁感应强度，铁损较畸变程度，而且还能影响功率开关器件的安全工作。低，因此被广泛应

5、用于高频大功率的变压器上。本文中的高频高压电源采用全桥式逆变电路，2高频高压脉冲变压器的基本原理电路结构如图1所示。脉冲变压器等效电路模型如图2所示。iuiL1SR1MR2L2Si011i1′2u0ESPU0C1C2负载图2脉冲变压器等效电路模型图1全桥式逆变电路图Fig.2EquivalentcircuitmodelofpusletransformerFig.1Fullbridgeinversioncircuitdiagram图2中，R1、L1S、C1分别为一次侧等效电阻、漏由于脉冲变压器工作

6、在20kHz以上，因此必须感、分布电容；R2、L2S、C2分别为二次侧等效电阻、漏保证在高频状态下铁心材料的损耗尽可能小，并要感、分布电容。第2期宋晓兵、梅建伟：非晶合金脉冲变压器的研制13由图2可得：厂家的产品规格。du13.1.2铁心截面的最优选择iC=C11dt有些厂家将铁心做成矩形，空间利用率较低，并（1）du0iC=C2且绕组绕制困难，制作工艺稳定性不好。本文采用圆2dt截面铁心，并对铁心截面进行优化设计。铁心柱截面而：如图3所示。i2=iC2（2）i1′=

7、i1-iC1由电路分析可列出脉冲变压器一、二次侧的微分方程为：θiθ3θθ2123indi′dilAAAAAu+L1+Ri′+M2=011S11dtdt（3）didi′u+L2+Ri+M1=002S2dtdt依据初始条件，解微分方程可得脉冲变压器的BnBi二次侧的输出电压，或者找到电压与变压器本身的B3分布电容和电感之间的关系。B2由于一次侧绕组的匝数远小于二次侧绕组的匝B1数，因此在计算过程中可以忽略一次侧绕组的电阻、图3铁心柱截面图漏感和分布电容的影响，也不考虑铁心

8、的影响，这时Fig.3Sectionaldiagramofcorelimb脉冲变压器的等效电路图还可以进一步简化。在图3中，设铁心直径为D，级数为n,每级的厚3高频高压脉冲变压器设计度分别为A1，A2，A3，…An,各级对水平轴线的夹角分别为θ1，θ2、…、θn,片宽从大到小依次为B1，B2、…、由于脉冲变压器是根据近似等值线路和近似公Bn。则：式进行计算的，加之设计过程中采用的磁性材料的第1级的面积为：磁导率和绝缘材料的绝缘性能在脉冲状态下不够准2S1=B1A1=Dcosθ1Dsinθ1=Dc