مدلسازي ترانسفورمرهاي پالسي با هسته‌هاي نانو بلوري

Modeling of Pulsed Transformer with Nanocrystalline Cores

امروزه هسته‌هاي نواري مدور نانو بلوري به‌واسطه ويژگي‌هاي مغناطيسي مطلوبي كه دارند به ‌طور گسترده‌اي در ترانسفورمرهاي پالسي و فركانس بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ساختار حلزوني اين هسته‌ها بر روي نحوه توزيع شار درون آن تاثير گذاشته و باعث پيچيدگي زياد تحليل مغناطيسي اين هسته‌ها شده است. در اين مقاله با استفاده از روش شبكه‌هاي رلوكتانسي يك مدل براي اين هسته‌ها ارايه شده است. اين مدل قادر به تعيين شار در نقاط مختلف هسته مي‌باشد. ويژگي غيرخطي مغناطيسي هسته نيز با استفاده از يك مدل پسماند در مدل هسته گنجانده شده كه با استفاده از آن به آساني مي‌توان تلفات مغناطيسي هسته را معلوم نمود. سادگي پياده‌سازي مدل از ويژگي‌هاي مثبت آن مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي مدل با استفاده از نرم‌افزار اجزا محدود و همچنين تست‌هاي عملي بررسي شده‌اند. مقايسه نتايج نشان مي‌دهند كه روش ارايه شده علاوه بر سادگي داراي دقت مطلوب بوده و سرعت همگرايي آن در شبيه‌سازي نيز بالا است.

Recently tape wound cores, due to their excellent properties, are widely used in transformers for pulsed or high frequency applications. The spiral structure of these cores affects the flux distribution inside the core and causes complication of the magnetic analysis and consequently the circuit analysis. In this paper, a model based on reluctance networks method is used to analyze the magnetic flux in toroidal wound cores and losses calculation. A Preisach based hysteresis model is included in the model to consider the nonlinear characteristic of the core. Magnetic losses are calculated by having the flux density in different points of the core and using the hysteresis model. A transformer for using in a series resonant converter is modeled and implemented. The modeling results are compared with experimental measurements and FEM results to evaluate the validity of the model. Comparisons show the accuracy of the model besides its simplicity and fast convergence.