一种高频变压器漏感计算方法及系统与流程

本发明涉及变压器，特别涉及一种高频变压器漏感计算方法及系统。

背景技术：

1、高频变压器是工作频率超过中频（10khz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。

2、高频变压器常采用铜箔、实心圆导线与利兹线构成其绕组。变压器的绕组结构会影响其窗口内磁场分布，进而影响绕组内涡流场分布，使绕组损耗解析变得复杂。另一方面，在有的高频工作条件下，漏感作为零电压开关的电感来控制其导通，但是漏感过小将无法导通，过大可能导致开关器件过压击穿。因此，高频变压器的漏感分析计算对其设计产生重要的影响，也对其应用范围产生影响。

3、但是现有的高频变压器在计算分析电感时，计算复杂且精算精度低，导致设计的高频变压器性能不高，限制了其推广使用。

技术实现思路

1、现有技术中，高频变压器的漏感计算复杂且精算精度低，导致设计的高频变压器性能不高。

2、针对上述问题，提出一种高频变压器漏感计算方法及系统，以解决上述问题。

3、第一方面，一种高频变压器漏感计算方法，包括：

4、步骤100、构建高频变压器模型并对所述高频变压器模型进行计算区域划分，获取第一结构区域及第二结构区域；

5、步骤200、构造漏磁能量评估函数并利用所述漏磁能量评估函数分别对所述第一结构区域、第二结构区域的所有几何参数进行评估，剔除斜率最大值小于规定阈值的几何参数，获取第一几何参数；

6、步骤300、获取绕组导体实际漏磁能量分布曲线，将所述实际漏磁能量分布曲线作为基础拟合函数进行分段拟合，获取分段计算模型；

7、步骤400、采用所述分段计算模型，利用第一几何参数、电流参数及磁导率参数对所述第一结构区域中漏感的平面绕组长度进行积分、对第二结构区域中漏感的弧长进行积分，获取第一子域的漏磁能量；

8、步骤500、利用第一几何参数、电流参数及磁导率参数，对所述第一结构区域中漏感的平面绕组长度进行积分、对第二结构区域中漏感的弧长进行积分，分别获取第二子域、第三子域、第四子域的漏磁能量；

9、步骤600、分别将所述第一子域、第二子域、第三子域、第四子域的漏磁能量转换为漏感并求和，获取高频变压器的总漏感；

10、其中，所述第一结构区域为平面绕组区域，所述第二结构区域为拐角区域；

11、所述第一子域、第二子域、第三子域、第四子域分别为第一结构区域、第二结构区域中的原副边绕组导体区域、原边绕组间隙区域、副边绕组间隙区域、原副边绕组隔离区域。

12、结合本发明所述的高频变压器漏感计算方法，第一种可能的实施方式中，所述步骤100包括：

13、步骤110、以铜箔片作为原副边绕组导体；

14、步骤120、确定所述高频变压器模型的几何参数，所述几何参数包括：原边绕组导体厚度、副边绕组导体厚度、原边绕组间绝缘厚度、副边绕组间绝缘厚度、原边绕组与副边绕组间绝缘厚度、原副边绕组层数、副边绕组与磁芯的垂直间距及磁芯高度；

15、步骤130、确定流过原副边绕组导体的电流参数及磁芯磁导率参数；

16、步骤140、利用所述几何参数、电流参数、磁导率参数构建所述高频变压器模型。

17、结合本发明第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤200包括：

18、步骤210、将各第一几何参数作为自变量构造所述漏磁能量评估函数；

19、步骤220、利用所述漏磁能量评估函数获取各第一几何参数在步长范围的漏磁能量曲线；

20、步骤230、若所述漏磁能量曲线的斜率最大值小于规定阈值，则判定该几何参数为非必要参数，剔除该几何参数。

21、结合本发明所述的高频变压器漏感计算方法，第三种可能的实施方式中，所述步骤300包括：

22、步骤310、利用绕组导体两侧的漏磁磁场强度及传播系数获取绕组导体的漏磁分段函数；

23、步骤320、利用所述漏磁分段函数对所述绕组导体的厚度进行分段积分，获取所述分段计算模型。

24、第二方面，一种高频变压器漏感计算系统，采用第一方面所述的方法获取漏感，包括：

25、第一单元、第二单元、第三单元、第四单元及第五单元；

26、所述第一单元用于根据几何参数构建高频变压器模型并对所述高频变压器模型进行计算区域划分，获取第一结构区域及第二结构区域；

27、所述第二单元用于利用所述漏磁能量评估函数分别对所述高频变压器模型的第一结构区域、第二结构区域的所有几何参数进行评估，剔除斜率最大值小于规定阈值的几何参数，获取第一几何参数；

28、所述第三单元用于通过获取绕组导体实际漏磁能量分布曲线，将所述实际漏磁能量分布曲线作为基础拟合函数进行分段拟合，获取分段计算模型；

29、所述第四单元用于：

30、采用所述分段计算模型并利用第一几何参数、电流参数及磁导率参数对所述第一结构区域中漏感的平面绕组长度进行积分、对第二结构区域中漏感的弧长进行积分，获取第一子域的漏磁能量，利用第一几何参数、电流参数及磁导率参数，对所述第一结构区域中漏感的平面绕组长度进行积分、对第二结构区域中漏感的弧长进行积分，分别获取第二子域、第三子域、第四子域的漏磁能量；

31、所述第五单元用于分别将所述第一子域、第二子域、第三子域、第四子域的漏磁能量转换为漏感并求和，获取所述高频变压器的总漏感。

32、结合本发明第二方面所述的高频变压器漏感计算系统，第一种可能的实施方式中，所述第一单元包括：

33、第一模块及第二模块；

34、所述第一模块用于确定所述高频变压器模型的几何参数、电流参数及磁芯磁导率参数；

35、所述第二模块用于利用所述几何参数、电流参数、磁导率参数并采用铜箔片作为原副边绕组导体构建所述高频变压器模型。

36、结合本发明第二方面第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述第二单元包括：

37、第三模块及第四模块；

38、所述第三模块用于利用所述漏磁能量评估函数获取各第一几何参数在步长范围的漏磁能量曲线；

39、所述第四模块用于将所述漏磁能量曲线斜率的最大值与规定阈值进行比较，若小于所述规定阈值，则判定该几何参数为非必要参数，剔除该几何参数。

40、结合本发明第二方面第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述第三单元包括：

41、第五模块及第六模块；

42、所述第五模块用于利用绕组导体两侧的漏磁磁场强度及传播系数获取绕组导体的漏磁分段函数；

43、所述第六模块用于利用所述漏磁分段函数对所述绕组导体的厚度进行计算，获取所述分段计算模型。

44、实施本发明所述的高频变压器漏感计算方法及系统，通过构建高频变压器模型并考虑到绕组导体的“拐角效应”对其计算区域进行划分，进而可以分别对其矩形区域包围的平面绕组区域以及四个拐角的拐角区域的漏磁能量进行计算，提高了计算精度，通过采用构造漏磁能量评估函数对几何参数进行评估，剔除非必要参数以及采用分段计算模型对绕组导体的漏磁能量进行计算，降低了计算复杂度。