[发明专利]大容量高频变压器最优工作频率的确定方法

摘要

本发明属于高频变压器设计领域，特别涉及一种大容量高频变压器最优工作频率的确定方法。其特征是确定变压器磁芯的材料、初选工作频率f，求出相关参数，计算高频变压器的面积积值Ap，根据Ap确定初选磁芯的尺寸；建立工作磁密B和导线电流密度J关于频率的关系表达式；建立特定设计容量S和工作磁密B下，高频变压器体积的等效尺寸SF与初选工作频率f的关系式，求导得到变压器的初选最优工作频率值fopt；计算初选最优工作频率值fopt下的高频变压器面积积值A′p，确定相应的磁芯尺寸值。本发明能应用于不同磁芯材料和原副边不同电压等级的高频变压器设计中最优工作频率的确定，在最大化地减小变压器的设计体积时，可以有效地减少计算工作量，节省计算时间。

主权项

一种大容量高频变压器最优工作频率的确定方法，其特征在于：步骤1：确定变压器磁芯的材料，根据磁芯材料，利用Steinmetz经验公式，在正弦激励下，对于变压器磁芯，单位体积磁芯损耗确定磁芯损耗系数：Km、α和β；导线采用多股并绕的利兹线；步骤2：确定初选工作频率f，根据初选工作频率f和导线国标或者AWG线规表，确定导线中单股导线的直径dc，导线的电导率σ；根据原边绕组额定电流I1、副边绕组额定电流I2和导线的电流密度J，计算原边导线的股数N1和副边导线的股数N2；步骤3：计算高频变压器的面积积值Ap，根据Ap确定磁芯尺寸；根据绕组损耗Pw的表达与单位体积磁芯损耗Pc的表达式，分别得到工作磁密B和导线的电流密度J关于频率的关系表达式；步骤4：根据步骤3建立特定设计容量S和工作磁密B条件下，高频变压器体积的等效尺寸SF与初选工作频率f的关系式；对此式中的初选工作频率f进行求导，得到特定设计容量和工作磁密条件下，变压器的初选最优工作频率fopt；步骤5：计算初选最优工作频率值fopt下的高频变压器面积积值A′p，根据高频变压器面积积值A′p，确定相应的磁芯尺寸值；步骤6：根据步骤4和步骤5中得到的初选最优工作频率fopt和磁芯尺寸后，确定变压器的绕组布置，分别计算磁芯损耗P′c和绕组损耗P′w，确定高频变压器的温升在允许的限制值内；如果计算的温升值超过了允许的温升限制值，则返回到步骤2重新确定初选工作频率f；如果高频变压器的温升处在允许的限制值内，则此时的初选最优工作频率fopt为特定设计容量和工作磁密下高频变压器的最优工作频率f′opt，此时对应的变压器的体积最小。