绕组损耗是指电流流过磁芯绕组所引起的欧姆损耗,工程上常称为铜损或铜耗。绕组损耗的大小受多种因素影响,包括工作频率、线圈绕法、绕组与气隙相对位置等。 在低频情况下,绕组损耗可以直接用流过绕组电流有效值和线圈的直流电阻进行计算。但随着工作频率的提升,绕组导体内会产生集肤效应和邻近效应,导致绕组损耗的计算变得复杂。同时,由于漏磁通和磁芯气隙导致的散磁通对绕组损耗的影响也变得越来越严重。 绕组损耗通常比磁芯损耗更难以处理,特别是在高频情况下。高频电流聚集在导体表面,这是由导体内部的涡流造成的,称为趋肤效应。
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随着第三代半导体功率器件的迅速发展,功率变换器中更高频磁元件的应用将越来越普及,国内外频率高达MHz的磁元件损耗评测量鲜有研究。现有高频绕组损耗测量方法难以体现磁元件实际工况对绕组损耗的影响。
随着开关电源频率的不断提升,磁性元件中导体的涡流损耗成为设计时的重点关注部分。本文以平面型电感器为研究对象,将导体的涡流损耗分解为集肤效应损耗和邻近效应损耗,利用数值计算的方法探索集肤效应损耗的影响因素,并借助半近似解析式获取电感器中的邻近效应损耗。
随着变压器工作频率的提高,集肤效应和邻近效应引起的绕组涡流损耗也随之提高。将空心管型绕组应用于中频变压器,不但可以提高绕组材料利用率,同时能改善变压器的散热效率。
磁元件中磁芯损耗和绕组损耗作为一个元器件中的两部分损耗两者本身难以分离开,目前还没有一种有效的既能测量给定励磁工况下磁元件绕组损耗,又能直接测量功率变换器中磁元件绕组损耗的测量评估方法。
随着电力电子技术的快速发展,大功率高频变压器的应用越来越广泛,并有逐步取代传统工频变压器的趋势。在变压器设计时,不同绕组结构变压器磁芯窗口的磁场强度分布不一样,造成变压器的绕组损耗和漏感不一样。在高频下,集肤效应和邻近效应会对绕组损耗产生影响。
本文介绍了LLC谐振变换器中两种矩阵变压器模型的集成原理。通过对变压器绕组原副边的电流进行傅里叶分解,分析其在不同次谐波下电流的路径。最后利用Dowll一维模型对绕组损耗进行理论计算,并与软件仿真Maxwell在涡流场场的仿真结果进行对比。
本文对高频平面绕组损耗的产生机理及电磁场分布进行理论分析,基于Maxwell电磁场微分方程,推导计算平面绕组损耗一维模型,并分析一维模型计算精度低的主要原因。在传统一维模型基础上考虑矩形导体边缘效应,通过对导体二维磁场正交分解的方法,建立基于二维模型的平面绕组损耗的理论计算公式。
在Dowell对高频功率电感绕组损耗理论分析与验证的基础上,讨论了高频功率电感在电流为三角波时绕组损耗的一种计算方法;以连续工作模式的BUCK转换器中使用的高频功率电感为例进行说明。本计算方法仅考虑由趋附效应与邻近效应引起的电感绕组高频损耗,未考虑由漏磁通引起的涡流损耗。
本文概述了高频变压器设计时应注意的一些问题。设计高频变压器必须与电路相结合;应根据工作频率选择磁芯的材质,根据变压器的电气参数选择适当形状的磁芯,根据允许损耗确定磁感应强度;必须十分注意绕组导线的高频损耗,特别是邻近效应引起的绕组损耗。本文还介绍了国外常用插入损耗来计算变压器的电
电抗器的尺寸、重量和损耗对大功率光伏逆变器的效率,尤其是欧洲效率有重要影响。本文基于一个容量为500kVA的3相光伏逆变器的电抗器进行分析,分别分析绕组损耗和磁芯损耗,最后结合欧洲效率进行优化绕组厚度,使其达到最高欧洲效率。