高频变压器Litz线损耗分析与计算模型的优化
现代电力电子技术的快速发展对磁性元件提出了更高的新要求，更高的效率和更高的功率密度已是磁性元件的重要发展方向。其中高频化是减小体积和提高功率密度的重要手段，随着工作频率的不断提高，绕组受到高频涡流效应的影响，磁性元件面临更大的损耗和散热的挑战。变压器作为磁能量存储和传输的关键元件，是功率变换器的设计重点，其中Litz线由于能够有效减小高频涡流损耗，已在高频变压器得到十分广泛的应用，如何精确和快速计算Litz线的损耗已成为研究高频变压器的一个热点。
现有计算磁性元件绕组损耗的理论模型主要基于Dowell模型。Dowell模型基于电磁场一维模型，计算出箔状导体的电流密度分布和Litz绕组损耗。Dowell模型主要针对无气隙的变压器模型，因其绕线窗口可近似看成仅有单一方向的y磁场，并且该磁场仅沿着单一x方向变化的一维模型，再通过解场控方程来得到电流密度分布，进而积分得到Litz线绕组损耗，如果是轴对称模型，则可以通过Bessel函数求解电流密度分布。而Litz对于圆导体绕组，则依据一定的等效方法，将圆导体等效替换为铜箔导体后再应用一维涡流方程近似计算，这种等效方法按照导体截面积不变原则将圆形导体等效为正方形导体，再按照直流电阻不变原则，改变电导率将多个正方形导体等效为箔状导体，但是由于圆形导体和正方形导体形状尺寸不同，相应的Litz模型电流密度分布也有差异，因此难免带来一定范围的Litz模型计算误差，文献[8]通过比较方导体和圆导体电流密度分布的差异，提出改进的Dowell计算模型。
随着有限元仿真技术的快速发展，通过计算机对变压器模型数值计算，也可得到较为精确的损耗结果。但是对于复杂的Litz三维模型，有限元分析需要大量的网格剖分，在有限的计算资源中难以得到较为精确的结果。本文基于一维涡流方程，通过分析Litz线的损耗规律，提出基于Litz模型的改进的圆导体绕组损耗模型，相对于传统的Dowell模型提高了计算精度，并通过有限元软件仿真验证了计算结果的准确性。
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