光伏发电系统中高频变压器的设计

【摘要】：传统能源对环境的污染日益严重,并且其储量也在逐年减少,而开发利用新能源是解决环境污染和能源短缺问题的有效途径。其中,光伏发电是新能源利用的典范,高频变压器是光伏发电系统中的重要元件,其性能的优劣将决定整个发电系统的效率和可靠性。在高频情况下,高频变压器绕组受到集肤效应和邻近效应的影响,导致损耗增大,效率降低。为了提高系统的效率,本文对高频变压器的绕组进行优化设计,通过实验结果证明了所提出绕组模型的可行性。 本文首先从Maxwell方程组出发,运用电磁场仿真软件研究高频下绕组并联带来的问题。研究表明：绕组采用简单的并联方式并不能使电流均分,交流电阻值也不会减小,达不到减小高频损耗的目的。然后,根据理论分析搭建了三种不同结构的反激变压器绕组模型,利用Maxwell2D仿真软件对其进行数值仿真,对比三种绕组模型中的漏感、交流电阻、损耗等参数,得出采用混合绕组结构模型时各项参数性能最优。最后,制作出一台150W反激微型逆变器样机以及两种不同绕组结构的高频变压器：一种是常规结构,一种是混合绕组结构,对二者进行对比实验,并测试整个逆变电路的工作情况。 实验结果表明一、二次侧绕组采用混合结构的高频变压器工作可靠性高,输出波形谐波含量低,显著提高了微型逆变器的效率,证明了高频变压器采用混合绕组结构的可行性。 【关键词】：高频变压器 混合绕组 涡流损耗 漏感 交流电阻
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM433
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-12
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状10
• 1.3 本文研究目的及意义10-11
• 1.4 本文研究主要内容11-12
• 第2章 高频变压器结构与原理12-22
• 2.1 工作原理分析12-17
• 2.1.1 不同电路结构中的应用12-17
• 2.2 高频变压器损耗17-21
• 2.2.1 绕组损耗17-19
• 2.2.2 磁芯损耗19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 高频变压器绕组优化设计22-47
• 3.1 高频变压器仿真软件22-25
• 3.1.1 有限元电磁仿真软件介绍22-24
• 3.1.2 Maxwell方程的应用24-25
• 3.2 绕组交叉换位技术的应用分析25-29
• 3.2.1 应用于正激变压器26-27
• 3.2.2 应用于反激变压器27-29
• 3.3 串并联绕组的涡流损耗分析29-37
• 3.3.1 绕组的优化与仿真分析31-35
• 3.3.2 绕组模型参数仿真比较35-37
• 3.4 高频变压器气隙与漏感的关系37-38
• 3.4.1 气隙37
• 3.4.2 漏感公式推导37-38
• 3.5 变压器绕组端部效应分析38-41
• 3.6 高频反激变压器设计流程41-46
• 3.6.1 变压器参数分析与计算43-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第4章 交错反激电路设计47-53
• 4.1 工作原理47-50
• 4.2 主要器件选择50-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 高频变压器实验研究53-58
• 5.1 反激变压器结构设计53
• 5.2 逆变器主要性能指标53-54
• 5.3 实验结果54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 在学期间发表的学术论文及科研情况63-64
• 致谢64

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