طراحی و ساخت ترانسفورماتور فرکانس بالا مبتنی بر مبدل رزونانسی

ترانسفورماتورهای قدرت فرکانس بالا در مبدل‌های الکترونیک قدرت وجود دارند برای بسیاری از کاربرد‌ها مانند انتقال انرژی، سیستم‌های انرژی تجدید پذیر و منابع تغذیه وجود دارد. فن آوری‌های تولید مواد مغناطیسی مانند فریت، آمورف و نانو کریستال با فرکانس بالا برای کوچک سازی ترانسفورماتور‌ها و طراحی بهینه به کار گرفته می‌شود. در این مقاله ، طراحی ترانسفورماتور فرکانس بالا مبتنی بر روش اجزای محدود (fem ) پیشنهاد شده است، و یک ترانسفورماتور فرکانس بالای 5 کیلو ولت و توان 100 وات با هسته فریت برای کاربرد در شارژ کننده ولتاژ بالا در فناوری توان پالسی طراحی شده است. پس از مرحله محاسبات، مدل سه بعدی ترانسفورماتور با هسته غیر خطی با نرم‌افزار تحلیل اجزای محدود ماکسول ایجاد می‌شود و سپس شبیه‌سازی‌های مدل الکترومغناطیسی ترانسفورماتور با مدار مبدل الکترونیک قدرت با کمک نرم‌افزار simplorer برای شرایط عملیاتی پیاده سازی می‌شود. همچنین بازده ترانسفورماتور، مدار معادل دقیق ترانسفورماتور و توزیع شار در هسته ترانسفورماتور بدست آمده است. علاوه بر این ، نمونه ترانسفورماتور ساخته و آزمایش شده است. داده‌های به دست آمده از روش المان محدود با روش تحلیلی و آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که روش المان محدود در مقایسه با روش‌های تحلیلی دقیق تر به نظر می‌رسد. با توجه به اهمیت و پیچیدگی طراحی ترانسفورماتور‌های فرکانس بالا، استفاده از این روش می‌تواند مزایا و سادگی را برای طراحان ترانسفورماتور برای محاسبات پارامتر‌ها و طراحی بهینه فراهم کند.

design and construction of high frequency transformers based on resonance converter

high-frequency power transformers are available in electronic power converters for many applications such as power transmission, renewable energy systems, and power supplies. magnetic materials production technologies such as ferrite, amorphous, and high-frequency nanocrystals are used to miniaturize transformers and optimize the design. in this paper, the design of a high-frequency transformer based on the finite element method (fem) is proposed, and a frequency transformer above 5 kv and a power of 100 watts with a ferrite core is designed for use in high voltage charges in pulse power technology. after the calculation step, the three-dimensional model of the transformer with the nonlinear core is created with maxwell finite element analysis software and then the simulations of the electromagnetic model of the transformer with electronic power converter circuit are implemented with the help of simplorer software for operating conditions. also, the efficiency of the transformer, the exact equivalent circuit of the transformer, and the flux distribution in the transformer core are obtained. in addition, transformer samples have been fabricated and tested. the data obtained from the finite element method are compared with the analytical and laboratory methods. the results show that the finite element method seems more accurate compared to the analytical methods. due to the importance and complexity of designing high-frequency transformers, using this method can provide advantages and simplicity for transformer designers for parameter calculation and optimal design.