双向全桥dc-dc变换器中大容量高频变压器绕组与磁心损耗计算

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1、双向全桥DC-DC变换器中大容量高频变压器绕组与磁心损耗计算4—.彬李琳赵志斌新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）精确预估非正弦波激励下高频变压器绕组与磁心损耗、研宂不同模态不变压器损耗的变化趋势，对于电力电子变压器（PET）精细化设计至关重要。在对PET中间级一一隔离式双向全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上，建立变换器的近似等效电路模型，得到一种适用于隔离式双向全桥DC-DC变换器中高频变压器绕组损耗计算方法。在计算方波、梯形波电压激励下的磁心损耗吋，推导出修正的Steinmetz经验公式简化解析计算式，引入仅与占空比和上

2、升时间有关的修正系数，据此可直接利用正弦波激励下的损耗系数，快速获取典型工作模态下磁心损耗。设计制作一台1.2kV/0.3kV/5kV-A非晶合金磁心高频变压器试验模型，将所提方法的计算结果与有限元仿真和试验测量结果对比，验证了所提方法的有效性。关键词：隔离式双向全桥DC-DC变换器;高频变压器;非正弦波;绕组损耗;磁心损耗;E-mai1:1i1in@nccpu.cdu.基金：W家重点研发计划（2017YFB0903902）CalculationofHigh-PowerHigh-FrequencyTransformer'sCopperLoss

3、andMagneticCoreLossinDual-Active-BridgeDC-DCConverterChenBinLiLinZhaoZhibinStateKeyLaboratoryofAlternateElectricalPowerSystemwithRenewableEnergySourcesNorthChinaElectricPowerUniversity;Abstract：Regardingtheelaboratedesignofpowerelectronictransformer(PET)，itisessentialtoaccu

4、ratelypredicatethecopperlossesandmagneticcorelossesofhigh-frequencytransformersundernon-sinusoiclalvoltagemagnetization,andanalyzeitsvariationwithoperationmodes.Basedontheanalysisofoperationprincipleandapproximateequivalentcircuitmodeloftheisolatedbidirectionaldual-active-b

5、ridgeDC-DCconverter(IBDC)inPET,ananalyticalcalculationmethodforcopperlossesisproposed.TheextendedexpressionsofmodifiedSteinmetzequationarepresentedtodeterminatethemagneticcorelossesunderrectangularandtrapezoidalvoltageexcitationsthataretypicalforPET.Thecorrection-coefficien

6、tsareintroducedaccordingly,whichareonlycorrelativewithdutycycleandrisingtime.Simulationandexperimentalresultsona1.2kV/0.3kV/5kV•Ahigh-frequencytransformertestmodelwithamorphousalloycoreverifytheeffectivenessoftheabovemethods.Keyword：Bi-directionaldual-active-bridgeDC-DCconv

7、erter;high-frequencytransformer;non-sinusoidal;copperloss;magneticcoreloss;0引言传统电力变压器在电压变换过程中存在体积大、非智能化控制等缺点，难以满足智能配电网屮大规模新型MW级直流源(如光伏发电、储能电池等)接入和离岸风电场并网对变压器轻量化、小型化和灵活控制的耍求。随着大功率电力电子器件及其控制技术的发展，新型智能DC-DC变换器、电力电子变压器(PowerElectronicTransformer,PET)或固态变压器(SolidStateTransformer

8、,SST)，作为一种高度可控的变电装备，近年来得到了广泛关注［1-5］。由于瞞离式；双向全桥DODC变换器(IsolatedBidirectionalDual-ac