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申请/专利权人：苏州大学

摘要：本发明涉及电力电子与电力传动技术领域，尤其是指一种考虑实际匝长的圆导线型高频变压器设计方法及装置。本发明通过计算第p层绕组外侧表面和内侧表面坡印廷矢量的积分面积的差值获取第p层绕组内部所消耗的瞬时功率，第p层绕组外侧表面或内侧表面坡印廷矢量的积分面积，为孔隙率、所述第p层绕组外侧表面或内侧表面处的功率流密度、绕组总高度和第p层绕组外周长或内周长的乘积；本发明通过坡印廷矢量计算瞬时功率的方法使得考虑实际匝长成为可能，相对于以往使用平均匝长的方法，使得漏感、交流电阻和直流电阻计算结果更为准确，从而准确调整初级绕组规格参数，设计出符合电路要求的高频变压器。

主权项：1.一种考虑实际匝长的圆导线型高频变压器设计方法，其特征在于，包括：获取圆导线型高频变压器初级绕组的规格参数与输入的交流电流的工作频率，输入交流电阻计算模型与漏感计算模型中，获取当前工作频率下，初级绕组产生的交流电阻阻值与漏感值；获取圆导线型高频变压器初级绕组的规格参数与输入的直流电流的电流值，输入直流电阻计算模型中，获取初级绕组产生的直流电阻阻值；根据交流电阻阻值、漏感值与直流电阻阻值，调节初级绕组的规格参数，以便设计出符合电子电力电路要求的高频变压器；所述交流电阻计算模型、漏感计算模型与直流电阻计算模型获取过程包括：将圆导线型初级绕组等效为具有同等横截面积的矩形导线绕组；当初级绕组中通以交流电流时，利用麦克斯韦方程组的相量形式计算第p层绕组外侧表面或内侧表面处的磁场强度和电场强度；当初级绕组中通以直流电流时，利用时域内的麦克斯韦方程组计算第p层绕组外侧表面或内侧表面处的磁场强度和电场强度；根据第p层绕组在外侧表面或内侧表面处的磁场强度和电场强度的乘积，得到第p层绕组外侧表面或内侧表面处的功率流密度；根据绕组垂直方向的线积分、孔隙率和第p层绕组外周长或内周长的乘积，得到第p层绕组外侧表面或内侧表面的微元面积；根据第p层绕组外侧表面或内侧表面处的功率流密度和微元面积计算第p层绕组外侧表面或内侧表面坡印廷矢量的积分面积，得到流入第p层绕组外侧表面或流出第p层绕组内侧表面的瞬时功率，为孔隙率、所述第p层绕组外侧表面或内侧表面处的功率流密度、绕组总高度和第p层绕组外周长或内周长的乘积；根据第p层绕组外侧表面坡印廷矢量的积分面积与第p层绕组内侧表面坡印廷矢量的积分面积的差值，得到第p层绕组内部所消耗的瞬时功率；当通以交流电流时，计算初级绕组消耗的总瞬时功率，根据总瞬时功率的实部获取交流电阻计算模型，表示为： 根据总瞬时功率的虚部获取漏感计算模型，表示为： 当通以直流电流时，计算初级绕组消耗的总瞬时功率，根据总瞬时功率获取直流电阻计算模型，表示为： 其中，m表示初级绕组的层数，Nl表示初级绕组每一层的匝数，lT表示初级绕组每一匝绕组的实际长度；σ表示初级绕组导线的电导率，b表示初级绕组的总高度，h表示初级绕组的总厚度，表示穿透率，δ′w表示趋肤深度，ω表示角频率，满足ω＝2πf，f为输入的交流电流的工作频率；h表示第p层矩形导线绕组宽度，u表示绕组之间绝缘层的厚度。

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