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介绍一下变压器设计

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例如,匝比知道、AP值知道、线规知道,接下来怎么去计算

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牧羊人·90.00

2016-11-27提问

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3.3高频变压器的设计

3.3.1高频变压器的设计步骤

桥式变压器的设计相对比较容易,两个半周期都用同一个原边绕组,磁心和绕组使用率比较高。为了减少磁化电流,最好原边绕组匝数较多,电感量大,为此,选用高导磁率的合金材料的磁心,而且磁心不带气隙。

1)选择铁芯型号

根据输出功率、效率求出输入功率和工作频率,然后查询相关的手册就可得知所要用的铁芯型号。

2)选择最佳磁感应强度

变压器设计为求有最佳效率,均从铜耗等于铁耗出发的。对于每一个设计者,有一个最佳磁感应强度幅值,它依赖于工作频率、铁芯损耗,原加的电压和原、副边的匝数比等等。

3)线圈匝数计算

原边匝数:

(10)

上式中:原边线圈所加直流电压,在有波动时取小值(V);

   :最大导通时间();

:总磁感应强度增量(T);

:磁芯有效面积()。

4)变压器副边线圈的匝数

设副边的匝数为,根据法拉第定律可得:

(11)

式中:为开关的工作频率;

     为工作磁通的密度;

     为磁芯有效面积(铁心窗体面积乘上使用系数可得到有效面积);

     为波形系数,有效值与平均值之比正弦波时为4.44,方波时为4。

整理可得:

(12)

在本电源设计中,由功率的大小可得到相应的铁磁材料的型号为:磁芯为EE65A型,有效面积为,窗口面积,开关频率为,代入本系统的各项参数可得:

 

(匝)

(13)

实际取其值为1240。变压器变比为7:500,所以原边匝数取18匝。

3.3.2高频变压器设计中的几个问题

1)阶梯饱和

由于两个功率管存储时间不同或输出整流二极管正向电压的不同,会引起在变压器原边绕组所受的正向和反向伏秒值不平衡,这个不平衡造成某运行周期变压器铁芯的磁感应强度阶梯式趋于饱和[15]

2)瞬时饱和效应

假设有一对功率管在饱和点附近工作,如果负载瞬时增加,控制电路使脉冲宽度快速增加,以补偿损耗和增加电流,这样,铁芯出现单向饱和,一对功率管可能流过突发性的过电流。如果功率管有独立的、快速反应的限流装置,那么出发脉冲能在过电流造成危害之前消失,电源装置就可避免损坏[16-19]。但这并不是一个好的解决办法。如果放大器放大倍数使输出电压的摆动幅度小,使每个周期只允许增加脉冲少量的脉冲宽度,则有可能防止过度饱和。这种办法会使电路的瞬态响应稍稍变差。

3)趋肤效应

导线流过高频电流时,只在导线表皮流过,称为趋肤效应。由于趋肤效应使得导线有效面积减少,电流密度有所提高,引起铜耗增加,效率下降。当导线流过突变电流时,产生磁力线,磁力线引起涡流,涡流的方向加大了导线表面的电流,抵消中心线的电流,使得电流只在导线的表面流动,中心则无电流,这种效果时导线本身的电流产生的[21-24]。为了解决这个问题,我们可以用多股导线缠绕高频变压器,这样就可以避免趋肤效应。

3.4输出滤波电感值的确定

3.4.1输出滤波器的选择和参数设计

输出交流滤波器的作用是滤除逆变桥输出SPWM波中的谐波分量,表面看来好象LC滤波参数越大,系统输出波形越好。实际上,滤波时间常数越大,不仅滤波电路的体积和重量过大,而且滤波电路引起的相位滞后变大,采用闭环波形反馈控制时,整个系统的稳定性越差。相反,滤波参数选得过小,系统中的高频分量得不到很好的抑制,输出电压不能满足波形失真度的要求[25-27]

在交流电源中,通常使用的是型或者是型滤波器,如图所示

图3-3交流电源系统中常用的滤波器

由于型滤波器是最简单的一种形式,所以它的应用也最广泛。本电源设计中负载阻抗比较高采用型滤波器,下面主要对型滤波器进行讨论。

型滤波器是按照低通滤波器的计算方法进行设计的,使逆变器基波频率落在通带内,从而达到抑制谐波、保留基波的目的。但是,仅仅这一点是不够的,设计时还应考虑滤波器对逆变主电路的影响。在实际设计中,若不考虑到滤波电路对逆变器主电路的影响,则往往可能造成逆变器工作不稳定、不可靠。

交流电源对输出谐波含量有明确的要求,即单次谐波含量小于3%,总谐波含量小于5%,因此输出滤波器的设计是十分重要的因素,为了使逆变器与滤波器成为交流电源整体中的一个合理单元,在交流电源中,对滤波器设计时的要求可总结为如下几点

1)使单次谐波和总谐波含量降到指标允许的范围以内。

2)负载大幅度变化时,滤波器对主电路正常运行的影响尽可能地小。

3)负载变动后,输出电压的波动要尽可能地小。

4)在满足指标要求的情况下,滤波器所用的元件尽可能地少。

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  滴答·110.00

2016-12-29回答

你好,回答中好多公式看不见呢  牧羊人 2016-12-30

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变压器的设计可以按如下步骤:1.根据ap法选变压器磁芯2.计算变比及原副边匝比3.根据开关频率选择漆包线的线经4.计算流过变压器原副边电流有效值,根据计算的电流计算原副边绕组股数5.检验变压器窗口利用率6.检验变压器磁通密度是否大于饱和磁通密度,。如果不满足重新选磁芯再计算和验证

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  TOM·0.00

2016-12-11回答

你是否有详细设计书可以分享给我  牧羊人 2016-12-12

我自己写了一份设计文档,你可以参考一下  TOM 2016-12-13

你的文档可否发我邮箱:244118679@qq.com  牧羊人 2016-12-14

可是你才给我一元钱啊  TOM 2016-12-16

你要是给我我会追加啊  牧羊人 2016-12-30

可以,稍等,谢谢红包  滴答 2016-12-30

我已经发到你邮箱  滴答 2016-12-30

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http://hitachimetals.metglas.com/

这是hitachi的一些磁性材料的设计软件,希望对你有帮助,可以帮助研究人员或者工程师省掉不少时间。

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  sgkaka·40.00

2016-12-07回答

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题目不是特别清楚,以高频变压器的设计为例简要回答你的问题。

1.    第一步,确定原边匝数。

      当然首先自己要选一款磁芯。设原边输入最低电压是VS,导通时间用TON表示,还要自己设定一个磁芯振幅,一般我是取0.2到0.25T,因为正激变压器是不需直流分量的,所以相比反激而言这个值可以取大些,原边匝数NP=VS*TON/AE*B,其中AE是磁芯截面积.

2.    第二步,画出原边电流波形,算出原边电流波形的效值,从而确定线径.如下图所示,因为电流波形是从副边感应过来的,其波形就是电感电流波形开关管导通的那一部分.这个电流的波形的峰值就是电感电流峰值除以匝数比,这个会算吧,于是这个电流波形的有效值=(IP*V/VS)* sqrt[(KRP2/3-KRP+1)*D] 然后根据这个电流值去选线,电流密度同上.

3.    第三步,确定副边电流的波形,求出副边电流波形的有效值来.副边电流的波形就是开关管开通时候电感电流的那一部分,这个波形和原边电流的波形相似,因为原边电流的波形就是由这个感应过去的,我就不画了,其有效值= IP*sqrt[(KRP2/3-KRP+1)*D]。依此去选线.


4.   第四步,确定自馈电绕组,一般其和原边同名端相反,利用磁复位放出电压感应出电压来,我是这样做的,还有一些其它的方案,需要的话再深入研究吧.

同时推荐一个计算表格,希望对你有所帮助!

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  XiaofengYang·30.00

2016-11-27回答

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