[发明专利]一种高压高频平面变压器及其绕组损耗评估方法

说明书

本公开涉及平面变压器技术领域，尤其涉及一种高压高频平面变压器及其绕组损耗评估方法。其中，该高压高频平面变压器绕组损耗评估方法，包括：根据绕组电流分布特性，确定绕组磁场边界条件；根据绕组磁场边界条件，确定铜层电流分布；根据铜层电流分布，确定高频高压平面变压器的绕组损耗。采用本公开可以提高平面变压器应用的电压领域，提高绕组损耗的计算准确性。

技术领域

本公开涉及平面变压器技术领域，尤其涉及一种高压高频平面变压器及其绕组损耗评估方法。

背景技术

隔离直流-直流dc-dc变换器是未来直流配电电网的关键设备，连接不同的直流电源和负载，并提供电源调节、电气隔离和电压等级转换的功能。隔离主要通过变换器中的高频变压器来实现。相比于传统的低频变压器，高频变压器在同样能够实现隔离功能的同时，频率更高，实现体积更小，功率密度更高。用于中压直流系统的高频变压器的绝缘主要是通过一次绕组与二次绕组之间的固体或液体绝缘材料来实现的。固体绝缘材料具有比液体材料更好的绝缘强度。但也使其制造工艺复杂，需要特殊的制造工艺，如真空埋设技术。

平面变压器常用的绕组为印制电路板，其主要通过将芯板、半固化片层叠压制在一起来实现的。目前，印制电路板的绝缘介质，FR4材料，其电气强度可达35千伏，具有很高的绝缘应用潜力，是绝缘材料的理想选择。此外，印制电路板加工一致性强，制造相对简单，成本低，重复性好，相对于传统的固体或者液体绝缘材料有着更加明显的优势。因此，通过优化设计，平面变压器可以适用于电气绝缘小于20kv，额定功率小于20kw的外壳。由于PCB的电流流通能力有限，提高工作电压已成为实现更高功率的有效可行途径。

但是目前平面变压器的研究依然主要集中在低电压等级(500V)和小功率等级(10kW)上，主要应用包括车载充电、数据中心电源、燃料电池等。变压器的功率通常在1kw以下。平面变压器也用于产生高压。然而，用于高绝缘电压水平的直流电-直流电变换器的平面变压器却鲜有研究。因此，在变压器领域，研究高压平面变压器结构，从而将平面变压器拓展应用在更高压的领域十分必要。

此外，传统的绕组损耗评估方法在高压变压器中精度不高。在绕组不等宽的情况下，绕组表面的磁场强度会受到临近效应和趋肤效应的影响，从而使得磁场呈现出不均匀的分布现象。而传统损耗评估方法则主要针对绕组等宽的情况，默认磁场均匀分布，计算误差较大。因此，对于高压高频平面变压器，如何提高绕组损耗计算的准确性成为研究的重点。

发明内容

本公开提供了一种高压高频平面变压器及其绕组损耗评估方法，主要目的在于提高平面变压器应用的电压领域，提高绕组损耗的计算准确性。

根据本公开的一方面，提供了一种高压高频平面变压器绕组损耗评估方法，包括：

根据绕组电流分布特性，确定绕组磁场边界条件；

根据所述绕组磁场边界条件，确定铜层电流分布；

根据所述铜层电流分布，确定高频高压平面变压器的绕组损耗。

可选的，所述绕组电流分布特性包括高压绕组电流分布特性和低压绕组电流分布特性，所述绕组磁场边界条件包括绕组整体磁场边界条件和绕组感应磁场边界条件，所述根据绕组电流分布特性，确定绕组磁场边界条件，包括：

根据所述高压绕组电流分布特性，确定所述高频高压平面变压器中高压绕组与低压绕组之间的层对应的磁场分布情况；

根据所述磁场分布情况，确定所述绕组整体磁场边界条件；

根据所述低压绕组电流分布特性，确定绕组激励磁场边界条件；

根据所述绕组整体磁场边界条件和所述绕组激励磁场边界条件，确定所述绕组感应磁场边界条件。

可选的，所述根据所述绕组磁场边界条件，确定铜层电流分布，包括：