基于拉格朗日數(shù)乘法的高頻高壓變壓器優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)代電力電子設(shè)備一個重要的發(fā)展趨勢是提高設(shè)備的工作頻率以提高其能量密度、并且減小體積。高壓直流電源作為電氣領(lǐng)域的重要設(shè)備之一，已經(jīng)廣泛采用高頻的LC串聯(lián)諧振型變換器。高頻高壓變壓器作為該諧振變換器的核心設(shè)備，其可靠穩(wěn)定性對于高壓直流電源的性能有著決定性的作用。
　　影響高頻高壓變壓器可靠穩(wěn)定性能的因素很多，例如高頻高壓變壓器的漏電感、分布電容、損耗、溫升等因素。這些因素相互制約，難以同時進(jìn)行優(yōu)化。為此，高頻高壓變壓器在設(shè)計時往往根

2、據(jù)電路性質(zhì)選取對電路性能影響較大的因素進(jìn)行優(yōu)化。本文根據(jù)電容器充電電源的充電速度快，電壓等級較高的工作特點(diǎn)，將減小分布電容以及限制變壓器損耗作為變壓器設(shè)計時的優(yōu)化目標(biāo)，以達(dá)到變壓器在電路中可靠穩(wěn)定運(yùn)行的目的，并基于此目標(biāo)創(chuàng)新性地提出一種基于Lagrange數(shù)乘法的高頻高壓變壓器的優(yōu)化設(shè)計方法。利用這種優(yōu)化設(shè)計方法通過設(shè)計合理的繞組結(jié)構(gòu)，包括繞組的分段數(shù)、分層數(shù)以及每段每層的匝數(shù)，可以使高頻高壓變壓器的分布電容在滿足變壓器損耗條件下取得最

3、小值。
　　高頻高壓變壓器的壽命很大程度受到絕緣狀況的影響，主要包括變壓器絕緣材料的選取，絕緣構(gòu)成等，因此在設(shè)計階段需要充分考慮絕緣設(shè)計。本文應(yīng)用有限元仿真的方法對所設(shè)計的變壓器進(jìn)行了較為全面的靜電場分析，以達(dá)到改善電場分布，優(yōu)化絕緣設(shè)計的目的。另外，通過應(yīng)用有限元溫度場模塊對溫升進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了變壓器滿足溫升要求。最后本文設(shè)計并繞制了一臺輸入電壓500V，輸出電壓10kV，額定頻率15kHz，額定容量30kVA，效率高達(dá)98％的