本文關鍵詞：開關變換器功率磁芯損耗模型的研究

  更多相關文章： 開關變換器 磁芯損耗 正弦激勵 非正弦激勵 渦流損耗 磁滯損耗

【摘要】：高頻化、小型化是開關變換器的主流發(fā)展趨勢,提高開關變換器的開關頻率是減少其體積的一個有效手段。但由于整機體積的限制,頻率的升高導致開關變換器的熱損耗問題便不容忽視,其中作為開關變換器中重要組成部分的磁性元件的損耗尤需重視。建立一個物理意義清晰的工程實用磁芯損耗模型,使其能夠對工作在不同激磁條件下的功率磁損變化趨勢進行準確的預估和計算,對于提高開關變換器性能和效率具有十分重要的意義。本文主要研究內容為:本文首先介紹磁芯損耗的特性,詳細分析了磁滯損耗、渦流損耗及剩余損耗產生的物理機理。實際工作中,開關變換器中的磁性元件兩端承受的激勵往往是非正弦激勵,但廠商一般只提供正弦激勵損耗數(shù)據(jù),因此本文以正弦激勵數(shù)據(jù)作為研究的切入點,建立磁芯損耗分離方程,可以分離出任意磁芯在正弦激勵下的磁滯損耗Ph(sin)和渦流損耗Pe(sin)。提出了一種近似方法來減小電阻率對磁損模型精度的影響;引入磁芯面積系數(shù)kAe這一概念,預估不同截面積磁芯在正弦激勵下的磁芯損耗,并利用實驗數(shù)據(jù)和理論模型進行比較。針對不同拓撲結構、不同控制方式,建立一種結合開關變換器實際工作特點的磁芯損耗模型。文中總結出開關變換器工作中磁性元件兩端所承受的典型激勵波形(方波、矩形波、對稱死區(qū)方波),根據(jù)這些波形與正弦激勵波形的數(shù)學關系推導出典型激勵波形與正弦激勵波形下磁芯損耗模型關系,預估這幾種非正弦激勵下的磁芯損耗。精確測量磁芯損耗值是展開磁芯損耗模型研究的基礎。本文最后比較了幾種常見的磁損測量方法,采用了功率分析儀測量法,建立可以模擬開關變換器中磁芯實際工作狀態(tài)的測量平臺,同時找到了一種快捷方便的波形生成方法,利用內阻線性補償法減少功率放大器內阻對測量精度的影響。主要以Ferrcube公司的鐵氧體磁環(huán)TN32/19/13(3F3)和TX40/24/16(3C90)為例,比較預估的損耗功率密度與實測功率密度值,驗證預估模型的正確性。
【關鍵詞】：開關變換器 磁芯損耗 正弦激勵 非正弦激勵 渦流損耗 磁滯損耗
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 磁性元件介紹8-10
• 1.1.1 磁性材料特征8-9
• 1.1.2 功率磁性元件及其應用9-10
• 1.2 磁芯損耗研究方法的現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的研究內容及意義12-14
• 1.3.1 研究內容12
• 1.3.2 研究意義12-14
• 第二章 正弦激勵磁損分離模型14-26
• 2.1 磁芯損耗的物理機理14-20
• 2.1.1 磁滯損耗14-16
• 2.1.2 渦流損耗16-19
• 2.1.3 剩余損耗19-20
• 2.2 磁損的分離模型20-21
• 2.3 實驗驗證21-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 典型激勵的磁芯損耗模型26-39
• 3.1 開關變換器實際工作中磁芯的工作特點26-27
• 3.2 開關變換器中典型激勵波形27-32
• 3.2.1 矩形波激勵27-29
• 3.2.2 對稱死區(qū)方波激勵29-31
• 3.2.3 方波激勵31-32
• 3.3 渦流損耗模型32-37
• 3.3.1 方波激磁下的渦流損耗模型32-34
• 3.3.2 矩形波激磁下的渦流損耗模型34-36
• 3.3.3 對稱死區(qū)方波激磁下的渦流損耗模型36-37
• 3.4 磁滯損耗模型37
• 3.5 典型波形激勵的磁芯損耗定量計算方法37-38
• 3.6 本章小結38-39
• 第四章 實驗驗證與分析39-53
• 4.1 實驗裝置的建立39-45
• 4.1.1 常見的磁芯損耗測量方法39-41
• 4.1.2 實驗平臺的搭建41-45
• 4.2 實驗結果分析45-53
• 4.2.1 實驗結果46-52
• 4.2.2 結論52-53
• 第五章 總結與展望53-55
• 5.1 全文總結53-54
• 5.2 工作展望54-55
• 參考文獻55-58
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文58-59
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目59-60
• 致謝60

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本文編號：624844