本文關(guān)鍵詞：開關(guān)變換器功率磁芯損耗模型的研究

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【摘要】：高頻化、小型化是開關(guān)變換器的主流發(fā)展趨勢(shì),提高開關(guān)變換器的開關(guān)頻率是減少其體積的一個(gè)有效手段。但由于整機(jī)體積的限制,頻率的升高導(dǎo)致開關(guān)變換器的熱損耗問題便不容忽視,其中作為開關(guān)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(gè)物理意義清晰的工程實(shí)用磁芯損耗模型,使其能夠?qū)ぷ髟诓煌ご艞l件下的功率磁損變化趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)估和計(jì)算,對(duì)于提高開關(guān)變換器性能和效率具有十分重要的意義。本文主要研究?jī)?nèi)容為:本文首先介紹磁芯損耗的特性,詳細(xì)分析了磁滯損耗、渦流損耗及剩余損耗產(chǎn)生的物理機(jī)理。實(shí)際工作中,開關(guān)變換器中的磁性元件兩端承受的激勵(lì)往往是非正弦激勵(lì),但廠商一般只提供正弦激勵(lì)損耗數(shù)據(jù),因此本文以正弦激勵(lì)數(shù)據(jù)作為研究的切入點(diǎn),建立磁芯損耗分離方程,可以分離出任意磁芯在正弦激勵(lì)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(duì)磁損模型精度的影響;引入磁芯面積系數(shù)kAe這一概念,預(yù)估不同截面積磁芯在正弦激勵(lì)下的磁芯損耗,并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論模型進(jìn)行比較。針對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同控制方式,建立一種結(jié)合開關(guān)變換器實(shí)際工作特點(diǎn)的磁芯損耗模型。文中總結(jié)出開關(guān)變換器工作中磁性元件兩端所承受的典型激勵(lì)波形(方波、矩形波、對(duì)稱死區(qū)方波),根據(jù)這些波形與正弦激勵(lì)波形的數(shù)學(xué)關(guān)系推導(dǎo)出典型激勵(lì)波形與正弦激勵(lì)波形下磁芯損耗模型關(guān)系,預(yù)估這幾種非正弦激勵(lì)下的磁芯損耗。精確測(cè)量磁芯損耗值是展開磁芯損耗模型研究的基礎(chǔ)。本文最后比較了幾種常見的磁損測(cè)量方法,采用了功率分析儀測(cè)量法,建立可以模擬開關(guān)變換器中磁芯實(shí)際工作狀態(tài)的測(cè)量平臺(tái),同時(shí)找到了一種快捷方便的波形生成方法,利用內(nèi)阻線性補(bǔ)償法減少功率放大器內(nèi)阻對(duì)測(cè)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(yù)估的損耗功率密度與實(shí)測(cè)功率密度值,驗(yàn)證預(yù)估模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)變換器 磁芯損耗 正弦激勵(lì) 非正弦激勵(lì) 渦流損耗 磁滯損耗
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(yīng)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?jī)?nèi)容及意義12-14
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容12
• 1.3.2 研究意義12-14
• 第二章 正弦激勵(lì)磁損分離模型14-26
• 2.1 磁芯損耗的物理機(jī)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證21-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 典型激勵(lì)的磁芯損耗模型26-39
• 3.1 開關(guān)變換器實(shí)際工作中磁芯的工作特點(diǎn)26-27
• 3.2 開關(guān)變換器中典型激勵(lì)波形27-32
• 3.2.1 矩形波激勵(lì)27-29
• 3.2.2 對(duì)稱死區(qū)方波激勵(lì)29-31
• 3.2.3 方波激勵(lì)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(duì)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(lì)的磁芯損耗定量計(jì)算方法37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第四章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析39-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置的建立39-45
• 4.1.1 常見的磁芯損耗測(cè)量方法39-41
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建41-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析45-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果46-52
• 4.2.2 結(jié)論52-53
• 第五章 總結(jié)與展望53-55
• 5.1 全文總結(jié)53-54
• 5.2 工作展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文58-59
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目59-60
• 致謝60

【相似文獻(xiàn)】

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