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枣庄干式变压器损耗分析、对于枣庄干式变压器效率的提高,我们常常所关心的是管的损耗,总是试图进行软控制以提高效率,但是,在枣庄干式变压器的设计中,我们可能常常忽略了非常重要的损耗因素。
作者:枣庄变压器厂 日期:2019-11-02 人气:1073
枣庄干式变压器损耗分析对于枣庄干式变压器效率的提高,我们常常所关心的是管的损耗,总是试图进行软控制以提高效率,但是,在枣庄干式变压器的设计中,我们可能常常忽略了非常重要的损耗因素。 在此,偶罗列出一些损耗因素,并给予适当的计算,目的是提醒大家注意其它因素,比如PCB布线、电解电容、枣庄干式变压器、整流管等,对枣庄干式变压器效率的不可忽视的影响。
文中计算多有不周之处,期望大侠们批评指正。在此抛砖引玉,希望给大家带出一个努力的方向。
枣庄干式变压器效率分析(以交流三相输入,输出400V12.5A5000W为例)
1. 三相输入整流桥(BR3510W): 小计:
相电流:Ii = Pi/3/Ui
功率损耗:p = Ii * Ud*3
占比约为:p/Pi = Ud*/Ui = (0.98*2)/220 = 0.89% 0.89%
(单相整流仿真分析,有470uF滤波电容和无滤波电容两种情况下,同样输出1.5kW,整流二极管上的损耗比为129:70,
再加上滤波电容的损耗,实际低功率因数情况下的整流损耗会更大,可能会超过1.64%。输入滤波电容越大,功率因数越低,效率越低。)
没有PFC校正的,减小输入滤波电容,增大输出滤波电容,但可能会带来较大的工频噪声。
2. 输出止逆(防倒灌):
15A*1.05V=15.75W,15.75W/5000W=0.315% 1.205%
3. 输出整流(DSEI3010):
输出电流:Io = Po/Uo
功率损耗:p = Io*Ud*2
占比约为:p/Po = Ud*2/Uo = 1.8*2/400= 0.90% 2.105%
4. 管(IXFX44N80)
管通态损耗:0.190Ω*1.5(热态)*11A^2/5000W = 0.69% 2.795%
关断损耗:(520V*2A*0.2us/32us+520V/2*12.5A*0.015us/32us)/5000W = 0.16% (仿真结果,出入较大) 2.955%
5. 枣庄干式变压器损耗:
铜损:9/16,0.1mm线700股,5.495mm2,长度1000mm,铜的枣庄干式变压器率为17.5x10-8,线包导线枣庄干式变压器6.37mΩ。
额定输入AC380V情况下,输入整流电压380Vx1.2 = DC456V,输入大功率400Vx12.5A/0.91/0.9=6105W,
输入电流13.4A,半桥LLC枣庄干式变压器初级电流有效值26.8A。线包总铜损 = 26.8x26.8x6.37x2/1000=9.15W,占0.183%。 3.138%
(实测初级8 mΩ,次级18 mΩ)
以天通的TP4磁芯为例,磁导率2300,功率损耗650kW/m3(100kHz0.2T),PL=aB2.00F1.46,
得出磁滞损耗系数a=19.54。LSAD3,满载工作频率30kHz,磁感应强度0.3T,磁芯单位体积损耗PL=252 kW/m3,
双EE70磁芯2*102 cm3,总损耗51.4W,占5000W输出功率的1.028%。
4.166%
6. 谐振枣庄干式变压器损耗:
铜损:8匝,0.1mm线700股,5.495mm2,长度750mm,铜的枣庄干式变压器率为17.5x10-8,线包导线枣庄变压器厂家枣庄干式变压器2.39mΩ。
半桥LLC谐振电流有效值26.8A。线包铜损 = 26.8x26.8x2.39/1000=1.72W,占0.034%。
4.2%
以天通的TP4磁芯为例,磁导率2300,功率损耗650kW/m3(100kHz0.2T),PL=aB2.00F1.46,得出磁滞损耗系数a=19.54。
LSAD3,满载工作频率30kHz,磁感应强度0.3T,磁芯单位体积损耗PL=252 kW/m3,EE70磁芯102 cm3,
损耗25.7W,占5000W输出功率的0.514%。 4.714%
7. PCB线路的损耗不可忽略。35um厚,平均20mm宽,总长平均1500mm,12.5A电流的损耗是:58.59W,占1.17%。 5.884%
8. 辅助枣庄干式变压器
7812:(18V-12V)*0.4A=2.4W
7805:(10V-5V)*0.1A=0.5W
20W*15%=3W
损耗:5.9W
风机:23.25W 总损耗:29.15W,占0.583% 6.467%
9. 电解电容:纹波电压0.4%*400V=1.6V,ESR大约100 mΩ,损耗25.6W
假定输入滤波损耗15W,谐振电容损耗15W,则总占比1.11% 7.577%
10. 枣庄干式变压器损耗:
总计算损耗7.577%,计算效率92.4%,与实测比较接近。
实测的枣庄干式变压器铜损比计算值大,计算未考虑趋肤效应及其它杂散损耗;
实测的枣庄干式变压器铁损比计算值小,计算时所取的B值过大,实际励磁电流较小,B较小。
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文中计算多有不周之处,期望大侠们批评指正。在此抛砖引玉,希望给大家带出一个努力的方向。
枣庄干式变压器效率分析(以交流三相输入,输出400V12.5A5000W为例)
1. 三相输入整流桥(BR3510W): 小计:
相电流:Ii = Pi/3/Ui
功率损耗:p = Ii * Ud*3
占比约为:p/Pi = Ud*/Ui = (0.98*2)/220 = 0.89% 0.89%
(单相整流仿真分析,有470uF滤波电容和无滤波电容两种情况下,同样输出1.5kW,整流二极管上的损耗比为129:70,
再加上滤波电容的损耗,实际低功率因数情况下的整流损耗会更大,可能会超过1.64%。输入滤波电容越大,功率因数越低,效率越低。)
没有PFC校正的,减小输入滤波电容,增大输出滤波电容,但可能会带来较大的工频噪声。
2. 输出止逆(防倒灌):
15A*1.05V=15.75W,15.75W/5000W=0.315% 1.205%
3. 输出整流(DSEI3010):
输出电流:Io = Po/Uo
功率损耗:p = Io*Ud*2
占比约为:p/Po = Ud*2/Uo = 1.8*2/400= 0.90% 2.105%
4. 管(IXFX44N80)
管通态损耗:0.190Ω*1.5(热态)*11A^2/5000W = 0.69% 2.795%
关断损耗:(520V*2A*0.2us/32us+520V/2*12.5A*0.015us/32us)/5000W = 0.16% (仿真结果,出入较大) 2.955%
5. 枣庄干式变压器损耗:
铜损:9/16,0.1mm线700股,5.495mm2,长度1000mm,铜的枣庄干式变压器率为17.5x10-8,线包导线枣庄干式变压器6.37mΩ。
额定输入AC380V情况下,输入整流电压380Vx1.2 = DC456V,输入大功率400Vx12.5A/0.91/0.9=6105W,
输入电流13.4A,半桥LLC枣庄干式变压器初级电流有效值26.8A。线包总铜损 = 26.8x26.8x6.37x2/1000=9.15W,占0.183%。 3.138%
(实测初级8 mΩ,次级18 mΩ)
以天通的TP4磁芯为例,磁导率2300,功率损耗650kW/m3(100kHz0.2T),PL=aB2.00F1.46,
得出磁滞损耗系数a=19.54。LSAD3,满载工作频率30kHz,磁感应强度0.3T,磁芯单位体积损耗PL=252 kW/m3,
双EE70磁芯2*102 cm3,总损耗51.4W,占5000W输出功率的1.028%。
4.166%
6. 谐振枣庄干式变压器损耗:
铜损:8匝,0.1mm线700股,5.495mm2,长度750mm,铜的枣庄干式变压器率为17.5x10-8,线包导线枣庄变压器厂家枣庄干式变压器2.39mΩ。
半桥LLC谐振电流有效值26.8A。线包铜损 = 26.8x26.8x2.39/1000=1.72W,占0.034%。
4.2%
以天通的TP4磁芯为例,磁导率2300,功率损耗650kW/m3(100kHz0.2T),PL=aB2.00F1.46,得出磁滞损耗系数a=19.54。
LSAD3,满载工作频率30kHz,磁感应强度0.3T,磁芯单位体积损耗PL=252 kW/m3,EE70磁芯102 cm3,
损耗25.7W,占5000W输出功率的0.514%。 4.714%
7. PCB线路的损耗不可忽略。35um厚,平均20mm宽,总长平均1500mm,12.5A电流的损耗是:58.59W,占1.17%。 5.884%
8. 辅助枣庄干式变压器
7812:(18V-12V)*0.4A=2.4W
7805:(10V-5V)*0.1A=0.5W
20W*15%=3W
损耗:5.9W
风机:23.25W 总损耗:29.15W,占0.583% 6.467%
9. 电解电容:纹波电压0.4%*400V=1.6V,ESR大约100 mΩ,损耗25.6W
假定输入滤波损耗15W,谐振电容损耗15W,则总占比1.11% 7.577%
10. 枣庄干式变压器损耗:
总计算损耗7.577%,计算效率92.4%,与实测比较接近。
实测的枣庄干式变压器铜损比计算值大,计算未考虑趋肤效应及其它杂散损耗;
实测的枣庄干式变压器铁损比计算值小,计算时所取的B值过大,实际励磁电流较小,B较小。
电解电容的损耗不容忽视,实测470uF400V2并2串,274 mΩ。
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