大功率高频开关电源磁集成技术的研究

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功率磁性元件是所有电力电子装置中必不可少的关键器件,它担负着磁能的传递、储存以及滤波等功能,其体积和重量一般占到整个装置的20%至30%,损耗占总损耗的约30%。而且磁件的各参数对装置的性能影响很大。如变压器的漏感对电压尖峰的影响,变压器原、副绕组耦合电容对隔离性能的影响等。减小电力电子装置的体积和重量、提高电压调制性能的关键是提高开关工作频率。随着有源开关器件及软开关技术的发展,开关损耗降低,频率提高。但是在高频下,对功率磁性元件磁技术的研究进展却比较缓慢,已成为影响电力电子总体发展的一个制约因素。 本文针对目前开关电源所面临的问题,引入了磁集成技术的概念。为了解决传统高频开关电源装置中,磁性元件端子较多,体积大、重量大、损耗大、谐波高、发热量大等问题,通过对系统结构的分析,把各个独立磁件等效电路模型进行分析和比较,提出了一种新的磁件等效电路模型一集成磁件。为了进一步减少集成磁件的高度和体积,本文又提出了研究平面集成磁件具体的设计方法,并把该集成磁件转化成了平面集成磁件,这样,就达到了进一步减小磁件体积、重量和高度的目的。并对转换前后的磁件进行数值分析,通过使用Ansoft Designer仿真和Matlab计算的结果来证明该方法的可行性和准确性。最后总结出磁集成技术在高频率、大电流场合的设计思路、计算方法,抑制电源纹波需注意方面,和在建立各类等效电路模型过程中存在的参数确定难问题,及其解决的最佳方案。
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