SST-muuntajan ytimen sähkönkulutuksen laskenta ja kytkentäoptimointiopas

SST:n korkean taajuuden eristetty muuntajan ytimen suunnittelu ja laskenta

• Materiaalin ominaisuudet vaikuttavat: Ytimen materiaali näyttää eri häviön käyttäytymisen eri lämpötiloissa, taajuuksissa ja fluxtiitiheyksissä. Nämä ominaisuudet muodostavat perustan koko ytimen häviölle ja edellyttävät tarkkaa ymmärrystä epälineaarisista ominaisuuksista.

• Vaihtomagneettinen sivuvaikutus: Korkean taajuuden vaihtomagneettiset sivukentät kymppejen ympärillä voivat aiheuttaa lisähäviöt. Jos niitä ei hallita asianmukaisesti, nämä parasitistiset häviöt voivat lähestyä materiaalin omaa häviötä.

• Dynaamiset toimintaolosuhteet: LLC- ja CLLC-resonanssikiertoissa kymppeihin sovellettava jännite-kuvaaja ja toiminta-taajuus vaihtelevat dynaamisesti, mikä tekee hetkellisen häviön laskennan huomattavasti monimutkaisemmaksi.

• Simulointi ja suunnittelua vaaditut asiat: Järjestelmän yhdistetty monimuuttujainen ja hyvin epälineaarinen luonne tekee tarkan kokonaishäviön arvioinnin vaikeaksi toteuttaa käsin. Tarkka mallintaminen ja simulointi erityisohjelmistojen avulla on välttämätöntä.

• Jäähdytys- ja häviövaatimukset: Korkean tehon korkean taajuuden muuntajilla on pienempi pinta-ala-suhde, mikä edellyttää pakotettua jäähdytystä. Nanokristallisten materiaalien ytimen häviöt on laskettava tarkasti ja yhdistettävä järjestelmän jäähdytysanalyysiin lämpötilankorotuksen arvioimiseksi.

(1) Kympit suunnittelu ja laskenta
Vaihtohäviöt: Korkealla taajuudella kasvava virran taajuus johtaa korkeampaan kympiresistanssiin. Johtimen impedanssi yksikköä kohti on laskettava erityisillä kaavoilla.

(2) Kiertohäviöt

Pinnalevyvaikutus: Kun vaihtovirta virtaa pyöreässä johtimessa, se tuottaa keskitettyjä vaihtomagneettisia kenttiä, jotka aiheuttavat kiertohäviöt.
Lähilähdevaikutus: Monikerroksisissa kympissä yhden kerroksen virta vaikuttaa naapurienssa virtajakaumaan. Vaihto-jännite-resistanssien suhde on laskettava Dowellin kaavalla.

missä △ on kympin paksuuden ja pinnalevyvuuden suhde, ja p on kympikerrosten määrä);
Riski-varoitus: Kokematon insinööri suunnittelemat kympit voivat kärsiä useita kertaa suuremmista korkean taajuuden vaihtohäviöistä kuin saman kapasiteetin 50Hz-muuntajan kuparihäviöt.

Amorfinen ja nanokristallinen materiaaliin liittyvät ongelmat

(1) Ytimen yhdenmukaisuusongelmat

Jopa samassa erässä ja samojen spesifikaatioiden kanssa nanokristallinen ydin voi osoittaa merkittäviä eroja lämmönhäviössä (häviössä) korkean taajuuden virran herättäessä. Saapuvan tavariston tulee tarkistaa parametrein kuten paino (osoittaa tiheyden/täytätekijän), Q-arvo (arvioi häviötä), induktanssi (arvioi permeabiliteettiä) ja lämpötilan nousun testaus tehoissa arvioimaan häviötä.

(2) Häviöt ja materiaalirajoitukset

Leikkauskantahäviö: Magneettikentän konsentraatio leikkauskanteissa lisää kiertohäviötä, tekemästä niistä kuumimmia paikkoja ja vaarantaen lämpöstabiilisuuden.
Ei-tasainen häviöjakautuminen: Leikkauskantojen lisäksi useita kuumanpaikkoja on vielä olemassa magneettipolun pitkin.
Materiaalirajoitukset: Amorfiset ja nanokristalliset materiaalit eivät pysty täyttämään resonanssikiertojen vaatimuksia alhaiselle permeabiliteetille. Ne tuottavat huomattavan melun alle 16 kHz:ssa ja ovat erittäin herkkä mekaaniselle stressille.