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随着电力电子低压大电流DC/DC电源模块的发展,平面变压器得到广泛应用,并且工作频率越来越高(500kHz),电流越来越大(50-100A),以获得更高的功率密度和频率。因此对平面变压器的设计带来了很大的挑战。本文提出了一种基于温度的平面变压器的热设计方法。与其他的设计方法不同,该设计方法是以平面变压器的温度作为设计点,而不是把温度作为校验标准,因此,这种方法可以保证所设计的变压器温度符合预期的要求,并且缩短设计的周期。 为了提高平面变压器热设计方法的准确性,必须比较准确的计算平面变压器的热源,即变压器的绕组和铁心损耗。对于绕组损耗,本文分析比较了传统变压器和平面变压器绕组损耗计算模型的特点,最后采用了比较准确的计算方法来计算绕组损耗。铁心损耗的计算是基于Steinmetz经验公式来进行的。本文所采用的铁心损耗公式是对正弦磁化波形下的Steinmetz经验公式进行修正和补充而得出的,该公式适用于任意磁化波形,并考虑了温度对铁心损耗的影响,从而提高了计算的精度。 在平面变压器热设计方法中,平面变压器的热模型扮演着重要的角色。本文采用的热模型包含两个热源和三个热阻,可以分别计算出平面变压器绕组和铁心的温升。用平面变压器的绕组和铁心损耗计算模型可以计算出平面变压器的两个热源,热模型中的三个热阻是通过实验和热仿真相结合的方法进行测量计算的。最后本文给出了一个用实验法测量变压器三个热阻值的实例,并分析了热仿真软件在建立热模型中的应用。 本文研究了变压器的铁氧体磁芯的温度损耗特性,分析了铁心最佳工作温升范围,以此作为温升的设计指标。本文还介绍了平面变压器热设计的流程,该流程综合了平面变压器绕组及铁心损耗计算模型、热模型和电路磁路模型。随后,本文给出一个设计实例来说明平面变压器热设计方法的设计流程。