發(fā)布時(shí)間：2017-11-12 18:39

  本文關(guān)鍵詞：基于拉格朗日數(shù)乘法的高頻高壓變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：現(xiàn)代電力電子設(shè)備一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)是提高設(shè)備的工作頻率以提高其能量密度、并且減小體積。高壓直流電源作為電氣領(lǐng)域的重要設(shè)備之一,已經(jīng)廣泛采用高頻的LC串聯(lián)諧振型變換器。高頻高壓變壓器作為該諧振變換器的核心設(shè)備,其可靠穩(wěn)定性對(duì)于高壓直流電源的性能有著決定性的作用。影響高頻高壓變壓器可靠穩(wěn)定性能的因素很多,例如高頻高壓變壓器的漏電感、分布電容、損耗、溫升等因素。這些因素相互制約,難以同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。為此,高頻高壓變壓器在設(shè)計(jì)時(shí)往往根據(jù)電路性質(zhì)選取對(duì)電路性能影響較大的因素進(jìn)行優(yōu)化。本文根據(jù)電容器充電電源的充電速度快,電壓等級(jí)較高的工作特點(diǎn),將減小分布電容以及限制變壓器損耗作為變壓器設(shè)計(jì)時(shí)的優(yōu)化目標(biāo),以達(dá)到變壓器在電路中可靠穩(wěn)定運(yùn)行的目的,并基于此目標(biāo)創(chuàng)新性地提出一種基于Lagrange數(shù)乘法的高頻高壓變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。利用這種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法通過(guò)設(shè)計(jì)合理的繞組結(jié)構(gòu),包括繞組的分段數(shù)、分層數(shù)以及每段每層的匝數(shù),可以使高頻高壓變壓器的分布電容在滿足變壓器損耗條件下取得最小值。高頻高壓變壓器的壽命很大程度受到絕緣狀況的影響,主要包括變壓器絕緣材料的選取,絕緣構(gòu)成等,因此在設(shè)計(jì)階段需要充分考慮絕緣設(shè)計(jì)。本文應(yīng)用有限元仿真的方法對(duì)所設(shè)計(jì)的變壓器進(jìn)行了較為全面的靜電場(chǎng)分析,以達(dá)到改善電場(chǎng)分布,優(yōu)化絕緣設(shè)計(jì)的目的。另外,通過(guò)應(yīng)用有限元溫度場(chǎng)模塊對(duì)溫升進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了變壓器滿足溫升要求。最后本文設(shè)計(jì)并繞制了一臺(tái)輸入電壓500V,輸出電壓10kV,額定頻率15kHz,額定容量30kVA,效率高達(dá)98%的高頻高壓變壓器。對(duì)該變壓器進(jìn)行了一損耗、溫升、分布電容對(duì)比等一系列實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的變壓器的損耗以及分布電容與優(yōu)化設(shè)計(jì)理論計(jì)算結(jié)果相一致,并達(dá)到了優(yōu)化目的。并將變壓器應(yīng)用于電容器充電電源進(jìn)行多次充電實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可靠性以及穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM402

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4 Q孟推，

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