SST-transformatorers kjernetap-beregning og spoleoptimaliseringsguide

SST høyfrekvens isolert transformator kjernedesign og beregning

• Materielle egenskapers innvirkning: Kjernenhetens materiale viser ulike tap under forskjellige temperaturer, frekvenser og flukstettheter. Disse egenskapene danner grunnlaget for det totale kjernetapet og krever en nøyaktig forståelse av ikke-lineære egenskaper.

• Stray magnetfelt støy: Høyfrekvent stray magnetfelt rundt viklinger kan inducere ytterligere kjernetap. Hvis dette ikke håndteres riktig, kan disse parasittiske tap nærme seg de innebygde materialetapene.

• Dynamiske driftsforhold: I LLC- og CLLC-resonanssirkler varierer spenningbølgeformen og driftsfrekvensen som påføres kjernen dynamisk, noe som gjør øyeblikkelig tapberegning betydelig mer kompleks.

• Simulering og designkrav: På grunn av det koblede fler-variabelsystemet med høy grad av ikke-linearitet, er det vanskelig å oppnå nøyaktig totaltap estimat manuelt. Nøyaktig modellering og simulering ved hjelp av spesialiserte programvareverktøy er essensielt.

• Kjøling og tappkrav: Høyeffektive høyfrekvens-transformatorer har et mindre overflateområde til kapasitetsforhold, noe som krever tvunget kjøling. Kjernetap i nanokristalline materialer må beregnes nøyaktig og kombineres med termisk analyse av kjølesystemet for å evaluere temperaturstigning.

(1) Viklingsdesign og beregning
AC-tap: Ved høyfrekvens fører økt strømfrekvens til høyere viklingsmotstand. Impedansen per enhetleder må beregnes ved bruk av spesifikke formler.

(2) Strømtap

Hudvirkning: Når AC-strøm går gjennom en rund ledere, genereres sentriske alternerende magnetfelt, noe som inducerer strømtap.
Nærhetsvirkning: I flerlagede viklinger påvirker strømmen i ett lag strømfordelingen i nabolegende lag. Forholdet mellom AC- og DC-motstand må beregnes ved hjelp av Dowells formel.

der △ er forholdet mellom viklingsdybden og huddybden, og p er antallet viklingslag);
Risikovarsel: Viklinger designet av uerfarne ingeniører kan utsettes for høyfrekvente AC-tap flere ganger større enn kobbertapene for en 50Hz-transformator med samme kapasitet.

Problemer med amørfe og nanokristalline materialer

(1) Kjernekonsekvensproblemer

Selv innenfor samme partiet og identiske spesifikasjoner kan nanokristalline kjerner vise betydelige forskjeller i opptrekk (tap) under høyfrekvent strømopphetsning. Innkomstkontroll kreves gjennom parametre som vekt (som indikerer tetthet/fyllingsfaktor), Q-verdi (for vurdering av tap), induktans (for vurdering av permeabilitet) og temperaturstigningstesting under effekt for å evaluere tap.

(2) Tap og materialebegrensninger

Kanttap: Magnetfeltkonsentrasjon ved kantene øker strømtap, gjør disse områdene de varmeste punktene og svekker termisk stabilitet.
Ujevnt tapfordeling: I tillegg til kantene finnes det flere varmeområder langs den magnetiske banen.
Materialebegrensninger: Amørfe og nanokristalline materialer har problemer med å møte kravene for resonanssirkler for lav permeabilitet. De genererer betydelig støy under 16 kHz og er svært følsomme for mekanisk stress.