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平面磁性元件高频绕组损耗原理及其测量

2024-06-03 16:08:42 来源:电子变压器与电感网 点击:2969

作为磁性元件之一,电感器是开关电源的重要组成部分,其在变换器中主要承担储能和滤波的作用。随着频率的提升,传统绕线式电感器由于体积大、损耗多的缺点不能满足电源高效化、高功率密度的发展趋势,因此具有体积小、损耗低、散热好等诸多优势的平面型电感器有着良好的应用前景[1]

如何提高电源效率一直是工程师以及学者研究的主要问题。作为其中的磁性元件,损耗是平面型电感器的非常重要的技术指标,如何获取平面型电感器损耗对于工程中磁性元件的设计有着重要的参考意义。

根据损耗形成机理,电感器损耗可以参考电气元件(设备)损耗的获取思路。在求解电气元件导体高频损耗时,一般采用解析法、半解析法、数值计算法以及测量法。解析法中,Dowell模型[2]和Ferreira模型[3]等一维解析法是应用最为广泛的方法,但是它们在一维假设的条件下忽略了导体的边缘效应,计算的电感器损耗误差较大[4];也有一些学者提出了二维解析法减少边缘效应引起的误差[5,6],其精度在一定的假设条件下有所提高,因为表达式中的一些系数是借助数值计算法获得,也称为半解析法。随着计算机技术不断的提升,数值计算成为研究电气元件电磁特性重要的方法[7,8],有限元法由于其独特的原理在各种CAE软件中逐渐占据主导地位。

因此,本文采用有限元方法,根据电感器高频损耗产生机理,采用将涡流损耗“分解”的独有方式展开研究,降低电感器损耗求解问题的复杂性,保证了电感器损耗的计算精度。

集肤效应

 

 

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