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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張耀仁
研究生(外文):Yao-Jen Chang
論文名稱:高頻變壓器之鐵芯特性探討
論文名稱(外文):The Discussion of Characteristic of Ferrite Core for High Frequency Transfomers
指導教授:何金滿何金滿引用關係
指導教授(外文):Jin-Maun Ho
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:磁滯曲線高頻變壓器
外文關鍵詞:hysteresis curveshigh-frequency transformers
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由於高頻切換技術的發展成熟、應用場合多,已成為電力電子範疇內的主流趨勢,而使開關元件的切換方式及高頻變壓器的設計,成為目前較受到重視的研究項目。
本論文主要目的為探討高頻變壓器之鐵芯特性,採用積分器獲得磁通波形,並配合激磁電流波形繪出磁滯曲線,可由此分析鐵芯特性並與理論相比較。再藉由改變氣隙長度,觀察其磁滯曲線的變化以了解氣隙大小對鐵芯特性之影響。
For the time being, high-freqency switching technique is widely used in various applications. Therefore, the techniques of switching method of devices and designing of high-frequency transformers have become one of the main research subjects in power eletronic area.
The main objective of this thesis is discussing the characteristics of core materials which are used for high-frequency transformers. In experimental, an integrator has been used to obtain the waveforms of magnetic flux. In cooperating with excitating current, these waveforms are transformed into hysteresis curves. The relationships between length of airgap and performance of transformer are also investigated.
目 錄
中文摘要………………………………………………………………………………I
英文摘要……………………………………………………………………………..II
誌謝……………………………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………………………IV
表目錄……………………………………………………………………………….VI
圖目錄………………………………………………………………………………VII
第一章 緒 論………………………………………………………………………..1
1.1研究背景………………………………………………………..1
1.2研究動機與目的………………………………………………..2
1.3論文架構………………………………………………………..2
第二章 磁學原理介紹…………………………………………………………….3
2.1磁化、磁場與磁矩…………………………….…………………………3
2.2磁滯現象………………………………………….…………………………6
2.2.1硬磁材料…………………………………………………..7
2.2.2軟磁材料…………………………………………………..9
2.3自發磁化………………………………………………………11
2.4磁異向性………………………………………………………13
2.4.1磁晶異向性……………………………………………...13
2.4.2形狀異向性……………………………………………...15
2.4.3感應異向性……………………………………………...15
2.5 磁伸縮效應………………………………….………………..15
2.6 磁區與磁壁…………………………………………………...17
第三章 鐵芯材料與變壓器之介紹…………………………………....19
3.1軟磁鐵氧體的結晶物理與化學…………………...………….19
3.1.1 尖晶石結構……………………………..……………....20
3.1.2軟磁鐵氧體飽和磁化強度計算……………….…....…..21
3.1.3 軟磁鐵氧體的磁晶異向性………………..………...….22
3.2軟磁鐵氧體的磁性…………………………..……..….………24
3.2.1 軟磁鐵氧體的磁滯曲線……………………..…...…….26
3.2.2 軟磁鐵氧體的導磁率…………………………...…..….27
3.2.3 軟磁鐵氧體的磁損失……………………..……...…….30
3.3常見的鐵心材料與形狀………………..………………...……31
3.4磁路與變壓器………………………….………………...…….34
3.4.1法拉第電磁感應定律………………………...…………34
3.4.2 安培定律…………………...………………..…….……35
3.4.3 磁滯曲線……………………...……………..…….……36
3.4.4 變壓器之等效電路………………..…………..….…….37
3.4.5 變壓器損失與耗電量………………...……..…….……42
3.5 變壓器設計方法……………………………...……..….……..43
第四章 實測結果………………………………………………………48
4.1 氣隙對磁滯曲線的影響………………………….…….……..49
4.2 鐵芯偏移之影響……………………………………...……….70
第五章 結論……………………………………………………...…….75
參考文獻…………………………………………………….….………77
表 目 錄
表3-1各種離子的淨磁矩…………………………………………...…22
表3-2立方晶在不同方向的結晶異向性能………………………...…23
表3-3立方晶最易、中等及最難磁化方向之磁異向性常數………...24
表3-4高頻功率變壓器的鐵氧體鐵芯材料………………..………….31
表3-5各形狀鐵芯之優劣點比較…………………………..………….33
表3-6 American Wire Gauge(AWG)…………………………..……….46
表4-1 TDK PC40材質之data sheet..……………………………….…49
表4-2量測數值之整理表……………………………………………...60
表4-3不同長度氣隙對磁通密度之影響……………………………...67
表4-4無氣隙之變壓器在不同頻率之輸出功率…………….……..…69
表4-5加入0.1mm氣隙之變壓器在不同頻率之輸出功率…….…….69
表4-6鐵芯間距與轉換效率之關係…………………………………...71
表4-7鐵芯偏移與轉換效率之關係(無間距)…………………………72
表4-8鐵芯偏移與轉換效率之關係(間距為0.1mm)…………………72
表4-9鐵芯偏移與轉換效率之關係(間距為0.2mm)…………………73
表4-10鐵芯直移與橫移對轉換效率影響之比較(間距為0.1mm)…..74
圖 目 錄
圖2-1兩磁矩之和示意圖……………………………………..……….4
圖2-2磁化率倒數與溫度關係圖………………………………..…….5
圖2-3磁化曲線…………………..…………………………..………...6
圖2-4磁性材料之初磁化曲線……………………………..……….…8
圖2-5 B-H及M-H磁滯曲線……………………………….………….8
圖2-6 BH磁能積隨B值變化之關係………………………..….……..9
圖2-7磁性材料之(a)B-H初磁化曲線…………………….………….10
(b)相對應之μ-H曲線…………………………....10
圖2-8電子軌道磁矩與自旋磁矩……………………………….…….12
圖2-9強磁性材料之自發磁化的溫度變化………………….…….....13
圖2-10單晶材料磁化曲線 (a)鐵單晶…………………………….....14
(b)鎳單晶……………………….………14
圖2-11磁伸縮值隨磁場變化圖…………..………………………..…16
圖2-12磁伸縮機制示意圖………………………..……...…………...16
圖2-13磁壁位移圖示………………………………..………….…….18
圖3-1尖晶石結構鐵氧體各離子的位置……………………….…….20
圖3-2磁化強度和溫度的關係………………………………….…….24
圖3-3各種鐵氧體磁化強度和溫度的關係…………………….…….25
圖3-4 (a)錳鋅系鐵氧體磁化強度和溫度的關係……………….……26
(b)鎳鋅系鐵氧體磁化強度和溫度的關係……………..….….26
圖3-5鎳鋅系鐵氧體的μ´和μ´´值………………………………...….29
圖3-6鐵氧體鐵芯形狀……..……………………………….………...32
圖3-7變壓器電路示意圖………………………………………...…...34
圖3-8無氣隙之封閉鐵芯的磁路示意圖…………..……………....…36
圖3-9 (a)電壓、磁通及電流……………………………….…………37
(b)相對應之磁滯迴線………………………………...……….37
圖3-10實際變壓器模型………………………………………………38
圖3-11二次側置換至一次側之變壓器等效電路……………....……38
圖3-12變壓器近似等效電路…………………………………...……40
圖3-13兩繞組變壓器之高頻等效電路……………………...………40
圖3-14考慮雜散電容之高頻變壓器等效電路……………...………42
圖4-1測量磁滯曲線之架構方塊……….……..…………..…………48
圖4-2待測物之實體圖………………………………………………..48
圖4-3輸入電壓為6.52Vrms、2kHz
(a) 二次側電壓與激磁電流之波形…………………………..50
(b) 二次側電壓波形與經過積分器之電壓信號……………..50
(c) 激磁電流與電壓信號作X-Y而得的磁滯曲線...………..51
圖4-4輸入電壓為8.53Vrms、2kHz
(a) 二次側電壓與激磁電流之波形…………………………..51
(b) 二次側電壓波形與經過積分器之電壓信號……………..52
(c) 激磁電流與電壓信號作X-Y而得的磁滯曲...…………..52
圖4-5輸入電壓為10.92Vrms、2kHz
(a) 二次側電壓與激磁電流之波形…………………………53
(b) 二次側電壓波形與經過積分器之電壓信號……………53
(c) 激磁電流與電壓信號作X-Y而得的磁滯曲線…………54
圖4-6由Matlab描繪之磁滯曲線………………………….…………55
圖4-7圖4-5之局部放大圖…………………………………..……….56
圖4-8輸入電壓為8.53Vrms、1.8kHz………………………..………..57
圖4-9輸入電壓為7.84Vrms、1.6kHz……………..………..…………57
圖4-10輸入電壓為6.69Vrms、1.4kHz………………………..……….58
圖4-11輸入電壓為5.65Vrms、1.2kHz………………………..………58
圖4-12輸入電壓為5.04Vrms、1.0kHz……..…………………..……..59
圖4-13輸入電壓為1.91Vrms、60Hz…………………………..………59
圖4-14分別以高、低壓側為一次側(2kHz下)之比較………….……61
圖4-15 2kHz與1kHz之磁滯曲線比較……………………………....62
圖4-16加入氣隙之變壓器示意圖……………………………………62
圖4-17輸入電壓為6.54Vrms、2kHz
(a) 二次側電壓與激磁電流之波形..…..……………………..63
(b) 二次側電壓波形與經過積分器之電壓信號……..…...….63
(c) 激磁電流與電壓信號作X-Y而得的磁滯曲線…..……...64
圖4-18輸入電壓為12.53Vrms、2kHz
(a) 二次側電壓與激磁電流之波形………………….……...64
(b) 二次側電壓波形與經過積分器之電壓信號…….……...65
(c) 激磁電流與電壓信號作X-Y而得的磁滯曲線…….…..65
圖4-19於不同頻率下加入0.1mm氣隙之鐵芯磁滯曲線比較…..…66
圖4-20表4-3之曲線圖…….……………………………………..….67
圖4-21氣隙對磁滯曲線影響之比較圖………………………….…..68
圖4-22表4-4之曲線圖……………………………………………….69
圖4-23表4-5之曲線圖……………………………………………….70
圖4-24頻率與轉換效率的關係……………………………………...71
圖4-25 EER鐵芯偏移的示意圖………………………………….…..71
圖4-26表4-6之曲線圖……………………………..……….……….71
圖4-27表4-7之曲線圖…………….….….……………….………..72
圖4-28表4-8之曲線圖…….….….……………………….………..73
圖4-29表4-9之曲線圖…….….….……………………….………..73
圖4-30表4-10之曲線圖………………………………………..……74
參考文獻
[1]黃欽麟、盧啟聰、陳亮慶,“技術與訓練”,2002。
[2]張煦,“磁性物理學”,聯經出版事業公司, 民國七十一年八月。
[3]鄭振東,“實用磁性材料”,第二章,全華科技圖書公司,民國八十八年六月。
[4]金重勳,“磁性技術手冊”,第二章,台灣磁性技術協會,民國九十一年七月。
[5]謝沐田,“高低頻變壓器設計”,第一章,全華科技圖書公司,民國八十二年一月。
[6]B. D. Cullity,“Introduction to Magnetic Materials”, Chap. 1, Addison-Wesley, 1972.
[7]B. D. Cullity,“Introduction to Magnetic Materials”, Chap. 14, Addison-Wesley, 1972.
[8]B. D. Cullity,“Introduction to Magnetic Materials”, Chap. 13, Addison-Wesley, 1972.
[9]S. Chikazumi,“Physics of Magnetism”, J. Wiley Series on the Science and Technology of Materials, Chap. 16, 1964.
[10]金重勳,“磁性技術手冊”,第三章,台灣磁性技術協會,民國九十一年七月。
[11]B. D. Cullity,“Introduction to Magnetic Materials”, Chap. 6, Addison-Wesley, 1972.
[12]B. D. Cullity,“Introduction to Magnetic Materials”, Chap. 8, Addison-Wesley, 1972.
[13]張煦,“磁性物理學”,第六章,聯經出版事業公司, 民國七十一年八月。
[14]金重勳,“磁性技術手冊”,第九章,台灣磁性技術協會,民國九十一年七月。
[15]金重勳,“磁性技術手冊”,第十一章,台灣磁性技術協會,民國九十一年七月。
[16]梁適安,“高頻交換式電源供應器原理與設計”,第五章,全華科技圖書公司,民國八十四年。
[17]黃文良,“電子變壓器及電路”,第二章,全華科技圖書公司,民國八十六年十月。
[18]謝沐田,“高低頻變壓器設計”,第十五章,全華科技圖書公司,民國八十二年一月。
[19]周錦明,“非晶質鐵心變壓器磁滯迴線的求取分析與測試”,私立中原大學電機工程學系研究所碩士論文,民國九十一年。
[20]胡阿火,“電機機械(上)”,第二章,全華科技圖書公司,民國七十六年二月。
[21]H. Y. Lu, J. G. Zhu, V. S. Ramsden, and S.Y. R. Hui,“Measurement and Modeling of Stray Capacitances in High Frequency Transformers”, Proceeding of IEEE Power Electronics Specialists Conference, vol. 2, pp. 763-768, 1999.
[22]Colonel Wm. T. McLyman,“Designing Magnetic Components for High Frequency DC-DC Converters”, Kg Magnetics, Inc., 1993.
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