返回列表 发布新帖

三相CLLC谐振变换器磁集成平面变压器设计与优化

19 0
admin 发表于 2024-12-14 03:13 | 查看全部 阅读模式

文档名:三相CLLC谐振变换器磁集成平面变压器设计与优化
摘要:三相CLLC谐振变换器凭借其高效率、大容量、低器件应力等优势而受到广泛关注.然而,多相结构的磁性元件数量多、体积大,是制约功率变换器尺寸的主要因素.随着宽禁带(WBG)半导体器件的出现,功率变换器的开关频率显著提高,这也为印制电路板(PCB)绕组的使用提供了有利条件.与传统绕线式绕组相比,PCB绕组的扁平特性更适用于平面磁性元件.此外,由于高频带来的低电感需求也使得基于PCB绕组的平面磁性元件更有利于实现集成.该文提出一种新型的基于PCB绕组的电感和变压器的集成结构,详细分析磁心结构的磁路模型,并给出集成磁件的优化设计方法,最后通过搭建一台基于SiC器件的800V/10kW的实验样机进行验证.实验结果表明,该集成方案可有效减小变换器的体积和损耗,具有高功率密度和高效率.

Abstract:Thethree-phaseCLLCresonantconverterhasattractedwidespreadattentionduetoitshighefficiency,highcapacity,andlowdevicestress.However,thelargenumberandvolumeofmagneticcomponentsinmulti-phasestructuresarethemainfactorslimitingthesizeofpowerconverters.Withthedevelopmentofwidebandgapdevices,theswitchingfrequencyofpowerconvertershassignificantlyincreased,providingfavorableconditionsfortheutilizationofPCBwindings.TheflatcharacteristicsofPCBwindingsaremoresuitableforplanarmagneticcomponents.Additionally,thelowinductancedemandbroughtaboutbyhighfrequenciesalsomakesPCB-basedplanarmagneticcomponentsmoreadvantageousforintegration.Someintegratedschemeshaveachievedtheintegrationofallmagneticelementsandthecontrollabilityofleakageinductance,buttheirstructureresultedintheasymmetryofmagneticresistance.Someotherstudieshaveproposedasymmetricalintegratedschemethatachievedthecompletesymmetryofmagneticresistance,buttheleakageinductanceobtainedbytheintegrationmethodwasrestricted.Inthispaper,a"cylindrical"planarmagneticcorestructurebasedonathree-phaseCLLCresonantconverterisproposedtorealizetheintegrationofmagneticelementsandimprovethepowerdensityofthesystem.Themagneticcorestructureisentirelysymmetricalinspace,achievingthesymmetryofmagneticresistanceandenhancingthestabilityofthesystem.Fig.A1showsourtopologystructureandintegratedmagneticcorestructure(includingtheplanarstructurediagram).Theproposedintegratedmagneticsconsistsofthemagneticlid,magneticplate,PCBwinding,andmagneticbase.Firstly,accordingtotheequivalentcircuitofthethree-phaseCLLCresonantconverter,itsgaincharacteristicsarederived,andtheprototypeparametersarereasonablydesignedaccordingtotherelationshipbetweenthegaincurveandK,Qvalues.Then,basedontheproposedintegratedmagneticcorestructure,amagneticcircuitmodelisestablished.TherelationshipbetweentheresonantinductanceLr,theexcitationinductanceLm,theinductancecoefficientK,thewindingturnsN1andN2,andthemagneticresistanceRgisanalyzed.Next,alossmodelandanoptimizationprocedureofthetransformerisbuilttoachievethelowestlossofthetransformer.Finally,an800V/10kWprototypeplatformwasbuilt.Comparativeexperimentswereconductedwiththe"square"integratedmagneticsandtheproposed"cylindrical"magnetics,asshowninFig.A2.Thefollowingconclusionscanbedrawnfromtheexperiments.(1)Comparedtothe"square"integratedmagnetics,theproposedintegratedmagneticsshowssmallerimbalancesamongthethree-phaseresonantcurrents,achievingbettersystemstability.(2)Theproposedintegratedmagneticsmaintainshigherefficiencythanthe"square"integratedmagnetics,evenwithasmallervolumeandfootprint.Itdemonstratesthattheproposedstructurepossesseshighpowerdensityandefficiency.(3)Theproposedintegratedmagneticsachievesanefficiencyof97.5%atfullload,validatingtherationalityandfeasibilityoftheproposedmagneticcorestructure.

作者:程鹤  徐恺  李朋圣  齐乃菊  于东升Author:ChengHe  XuKai  LiPengsheng  QiNaiju  YuDongsheng
作者单位:中国矿业大学电气工程学院徐州221116
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(12)
分类号:TM46
关键词:三相CLLC谐振变换器  PCB绕组  磁集成  优化设计  
Keywords:Three-phaseCLLCresonantconverter  PCBwinding  integratedmagnetics  optimaldesign  
机标分类号:TM402TN624TM352
在线出版日期:2024年7月19日
基金项目:江苏省自然科学基金,徐州市基础研究计划资助项目三相CLLC谐振变换器磁集成平面变压器设计与优化[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(12)程鹤  徐恺  李朋圣  齐乃菊  于东升三相CLLC谐振变换器凭借其高效率、大容量、低器件应力等优势而受到广泛关注.然而,多相结构的磁性元件数量多、体积大,是制约功率变换器尺寸的主要因素.随着宽禁带(WBG)半导体器件的出现,功率变换器的开关频率显著提高,这也...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
本文读者也读过
相似文献
相关博文

        三相CLLC谐振变换器磁集成平面变压器设计与优化  Design and Optimization of Three-Phase CLLC Resonant Converter with Magnetic Integrated Planar Transformer

三相CLLC谐振变换器磁集成平面变压器设计与优化.pdf
2024-12-14 03:13 上传
文件大小:
8.43 MB
下载次数:
60
高速下载
【温馨提示】 您好!以下是下载说明,请您仔细阅读:
1、推荐使用360安全浏览器访问本站,选择您所需的PDF文档,点击页面下方“本地下载”按钮。
2、耐心等待两秒钟,系统将自动开始下载,本站文件均为高速下载。
3、下载完成后,请查看您浏览器的下载文件夹,找到对应的PDF文件。
4、使用PDF阅读器打开文档,开始阅读学习。
5、使用过程中遇到问题,请联系QQ客服。

本站提供的所有PDF文档、软件、资料等均为网友上传或网络收集,仅供学习和研究使用,不得用于任何商业用途。
本站尊重知识产权,若本站内容侵犯了您的权益,请及时通知我们,我们将尽快予以删除。
  • 手机访问
    微信扫一扫
  • 联系QQ客服
    QQ扫一扫
2022-2025 新资汇 - 参考资料免费下载网站 最近更新浙ICP备2024084428号-1
关灯 返回顶部
快速回复 返回顶部 返回列表