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大功率高频变压器的设计特点解析

2019-12-02

    大功率(大于10kW)、高压(大于10kV)、高频(大于20kHz)AC-DC电源变换器的应用越来越广泛,如应用于氩弧焊、静电除尘、脱水以及脱硫脱硝等工业范围。在这种大功率的高压开关电源中,实现能量的存储和传递、用以隔离和升压的高频变压器是项目设计的重要和难点,其功能的好坏不只直接影响到输出是否发生波形的畸变及能量传输的功率,并且或许影响到功率开关器件的安全工作。

  大功率高频变压器与一般变压器的设计方法不同,主要表现在:绝缘需求、寄生成分、空载损耗、负载损耗、电晕放电及整流等方面。一次绕组和二次绕组之间需要有效的绝缘厚度或间隔,以避免电场击穿。因而,一次绕组和二次绕组之间的电磁耦合不像传统的低压变压器那样紧凑。关于一次侧来说,这将导致寄生走漏电感,从而影响变压器的zui大功率容量。特别是在设计大功率、高压变压器的时候,如要确保足够的绝缘间隔,就会有寄生电感发生。

  影响漏感的要素有:①变压器的结构方法及尺度;②铁芯形状(环形zui小)、尺度、初级和次级绕组匝数;ƒ导线截面积、绕组绕制方法、绝缘间隔等。

  关于大功率高压开关电源,因为电压高,电流一般较大,硬开关PWM变换器遭到变压器寄生参数的影响,易形成功率开关注册时发生浪涌电流,关断时发生浪涌电压,从而增加开关损耗。因而,一般采用谐振变换技能(即软开关技能),将变压器的寄生参数充分利用参加谐振,使通过功率开关的电流或电压波形为正弦波或准正弦波,实现开关的零电压(ZVS)或零电流(ZCS)注册与关断。


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