CN106898487B - 一种多频道中频变压器的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多频道中频变压器设计方法，涉及变压器领域，多频道中频变压器包括单个磁芯和m对绕组，所有绕组均缠绕于同一磁芯上；多频道中频变压器的设计方法包括如下步骤：S1：根据磁芯材料，确定磁芯的磁通密度B；S2：第i对绕组对应的磁芯截面积为S3：磁芯的总截面积为：S4：取绕组的电压Ui＝U，绕组的线圈匝数Ni＝N，得到磁芯的总截面积表达式；S5：窗口面积Q为：S6：选择合适的Q，取Q＝K1A总，则可计算出磁芯的总截面积A总；S7：根据步骤S4，计算出线圈匝数N；S8：线圈匝数N取整数值，重复步骤S4。本发明的多频道中频变压器为集成式结构，磁芯的截面积通过公式精确计算，从而优化变压器的体积。

Description

一种多频道中频变压器的设计方法
技术领域
本发明涉及变压器领域，具体涉及一种多频道中频变压器的设计方法。
背景技术
由于单个功率器件的耐压水平达不到配电系统和输电系统的电压等级，使得用于输、配电系统的电力电子装置需要使用到多个变压器，且所有变压器串联。
在工程实践中，需要对每个变压器进行隔离，在每个变压器上设置外壳，将其封装在一个独立的箱体内，使得所有变压器的总体积较大，不仅制造成本较高，能量损耗大，而且施工难度大。
本发明提出采用一种多频道中频变压器以解决上述问题，并发明了多频道中频变压器的设计方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多频道中频变压器的设计方法，磁芯的截面积及绕组匝数通过公式计算，使得变压器总体积较小、结构简单、制造方便、成本较低、可实施性高。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种多频道中频变压器的设计方法，所述多频道中频变压器包括单个磁芯和m对绕组，所有绕组均缠绕于同一磁芯上，所述多频道中频变压器的设计方法包括如下步骤：
S1：根据磁芯材料，确定磁芯的磁通密度B；
S2：第i对所述绕组对应的磁芯截面积为
其中，i取值为1～m，Ui为第i对绕组的电压值，fi为第i对绕组的工作频率，Ni为第i对绕组的线圈匝数，B为磁芯的磁通密度；
S3：磁芯的总截面积为：
S4：取绕组的电压Ui＝U，绕组的线圈匝数Ni＝N，则磁芯的总截面积为：
S5：窗口面积Q为：
其中，m为绕组对数，I为电流，KQ为窗口填充系数，j为导体电流密度；
S6：选择合适的Q，取Q＝K1A总，则有：A总Q＝K1A总 2，又有，
则可计算出磁芯的总截面积其中K1为常数，m、B、KQ、j、f1～fm均为已知数，
S7：根据步骤S4，计算出线圈匝数N；
S8：线圈匝数N取整数值，并重复步骤S4，计算出磁芯的总截面积的优化值。
在上述技术方案的基础上，第i对绕组所对应的谐振频率fi＝2*(i-1)*f1，其中2≤i≤m，f1为第1对绕组所对应的谐振频率。
在上述技术方案的基础上，还包括步骤S9：根据每个谐振频率和电容匹配的要求，绕组线圈匝数可以适当调整，调整之后重复步骤S3，计算磁芯的总截面积：
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的多频道中频变压器为集成式结构，包括单个磁芯和多个绕组，且经过精确计算可以获得变压器的磁芯总截面积和线圈匝数，从而优化变压器的体积，使得变压器集成度更高，总体积较小，结构简单，制造方便，成本较低，施工难度小，工程可实施性好，并且，集成式的变压器，其能量传递效率高，磁芯利用率也高。
附图说明
图1为本发明实施例中变压器的原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种多频道中频变压器的设计方法，所述多频道中频变压器包括单个磁芯和m对绕组，所有绕组均缠绕于同一磁芯上。所述多频道中频变压器的设计方法包括如下步骤：
S1：根据磁芯材料，确定磁芯的磁通密度B，中频变压器一般选择铁氧体类磁性材料做磁芯；
S2：第i对所述绕组对应的磁芯截面积为
其中，i取值为1～m，Ui为第i对绕组的电压值，fi为第i对绕组的工作频率，Ni为第i对绕组的线圈匝数，B为磁芯的磁通密度；
S3：磁芯的总截面积为：
S4：取绕组的电压Ui＝U，绕组的线圈匝数Ni＝N，则磁芯的总截面积为：
S5：窗口面积Q为：
其中，m为绕组对数，I为电流，KQ为窗口填充系数，j为导体电流密度；
S6：选择合适的Q，取Q＝K1A总，则有：A总Q＝K1A总 2，又有，
则可计算出磁芯的总截面积其中K1为常数，m、B、KQ、j、f1～fm均为已知数，
k1为人为选择的结构系数，主要考虑综合经济型和结构和谐性；
S7：根据步骤S4，计算出线圈匝数N；
S8：线圈匝数N取整数值，并重复步骤S4，计算出磁芯的总截面积的优化值。
在本实施例中，第i对绕组所对应的谐振频率fi＝2*(i-1)*f1，其中2≤i≤m，f1为第1对绕组所对应的谐振频率。
所述多频道中频变压器的设计方法还包括步骤S9：根据每个谐振频率和电容匹配的要求，绕组线圈匝数可以适当调整，调整之后重复步骤S3，计算磁芯的总截面积：
参见图1所示，本发明中的每对绕组包括一原边线圈和一副边线圈，所有绕组均缠绕于所述磁芯上，且每个原边线圈和副边线圈均串联连接有一电容形成谐振电路，每对绕组的原边线圈和副边线圈所对应的谐振频率相同，不同绕组对所对应的谐振频率均不相同。
本发明中经过精确计算可以获得变压器的磁芯总截面积，从而优化变压器的体积，使得变压器集成度更高，总体积较小，结构简单，制造方便，成本较低，施工难度小，工程可实施性好，并且，集成式的变压器，其能量传递效率高，磁芯利用率也高。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种多频道中频变压器的设计方法，所述多频道中频变压器包括单个磁芯和m对绕组，所有绕组均缠绕于同一磁芯上，其特征在于，所述多频道中频变压器的设计方法包括如下步骤：
S1：根据磁芯材料，确定磁芯的磁通密度B；
S2：第i对所述绕组对应的磁芯截面积为
其中，i取值为1～m，Ui为第i对绕组的电压值，fi为第i对绕组的工作频率，Ni为第i对绕组的线圈匝数，B为磁芯的磁通密度；
S3：磁芯的总截面积的计算公式为：
S4：取绕组的电压Ui＝U，绕组的线圈匝数Ni＝N，则磁芯的总截面积为：
S5：窗口面积Q为：
其中，m为绕组对数，I为电流，KQ为窗口填充系数，j为导体电流密度；
S6：选择合适的Q，取Q＝K1A总，则有：A总Q＝K1A总 2，又有，
则可计算出磁芯的总截面积其中K1为常数，m、B、KQ、j、f1～fm均为已知数，
S7：根据步骤S4，计算出线圈匝数N；
S8：线圈匝数N取整数值，再代入步骤S4的公式中，计算出线圈匝数N取整数值时的磁芯的总截面积。
2.如权利要求1所述的多频道中频变压器的设计方法，其特征在于：第i对绕组所对应的谐振频率fi＝2*(i-1)*f1，其中2≤i≤m，f1为第1对绕组所对应的谐振频率。
3.如权利要求2所述的多频道中频变压器的设计方法，其特征在于，还包括步骤S9：根据每个谐振频率和电容匹配的要求，绕组线圈匝数可以适当调整，调整之后重复步骤S3，计算磁芯的总截面积：
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