带绕式空芯变压器的设计

论文摘要

空芯变压器因体积小、重量轻、无磁饱和和高频限制等优点而具有广阔的应用前景。但是由于没有磁性材料为其提供磁回路,空芯变压器的耦合系数一般较低,因而效率也不会很高。因而,为了提高其效率,一般利用第二振幅充电,但是这不利于空芯变压器的小型化设计。本课题研究了影响变压器型脉冲调制系统效率的原因,总结了带绕式空芯变压器型脉冲调制系统设计的一般原则,并依此设计了一个带绕式空芯变压器。首先分析了变压器型脉冲调制电路,研究各回路参数以及变压器参数对输出的影响,给出了不同耦合系数下,利用第一振幅充电时效率与调谐比的关系曲线。对空芯变压器电感的计算方法进行了评述和比较,分析了影响变压器耦合系数的原因,详细描述了变压器的设计过程。设计的变压器初级电感为3.43uH,次级电感为353.94uH,耦合系数为0.86,输出电压300kv,系统效率为60%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 空芯变压器概述
• 1.3 选题依据及意义
• 1.4 空芯变压器研究现状
• 1.5 论文的主要工作
• 1.6 论文的特色之处
• 第二章 变压器型脉冲调制器电路的理论分析
• 2.1 电路分析法
• 2.2 Pspice模拟法
• 2.3 调制器系统电路中各参数对变压器输出的影响
• 2.3.1 初级储能电容对输出的影响
• 2.3.2 初级回路电阻对输出的影响
• 2.3.3 次级回路电阻对输出的影响
• 2.3.4 变压器初级杂散电感对输出的影响
• 2.3.5 变压器次级杂散电感对输出的影响
• 2.3.6 变压器初、次级电感对输出的影响
• 2.3.7 变压器耦合系数对输出的影响
• 2.4 影响变压器型脉冲调制电路效率的原因分析
• 2.4.1 调谐比与耦合系数对效率的影响
• 2.4.2 其余参数对效率的影响
• 2.5 小结
• 第三章 变压器参数的理论计算
• 3.1 电感与耦合系数的计算方法
• 3.1.1 圆环阵列法
• 3.1.2 几何结构法
• 3.1.3 经验公式法
• 3.1.4 电磁推导法
• 3.1.5 电感计算方法的评述
• 3.2 影响耦合系数的原因分析
• 3.2.1 变压器宽度对耦合系数的影响
• 3.2.2 变压器内径（半径）对耦合系数的影响
• 3.2.3 匝间距与耦合系数的关系
• 3.2.4 变压器匝数与耦合系数的关系
• 3.3 铜带厚度参数及绕组电阻计算
• 3.4 小结
• 第四章 带绕式空芯变压器的工程设计
• 4.1 变压器参数的理论设计
• 4.1.1 变压器电感参数的设计
• 4.1.2 铜带厚度的选择
• 4.1.3 绝缘膜厚度及次级绕组匝数的确定
• 4.1.4 变压器尺寸及初级绕组匝数的确定
• 4.1.5 空芯变压器杂散参数的估算
• 4.2 变压器的工程实现
• 4.2.1 变压器基本结构
• 4.2.2 变压器的绕制
• 4.3 小结
• 第五章 高功率带绕式脉冲变压器的实验研究
• 5.1 变压器参数测量及其频率响应分析
• 5.1.1 测量仪器及测量原理
• 5.1.2 变压器绕组电阻的测量及频率响应
• 5.1.3 变压器电感测量及其频率响应
• 5.2 空芯变压器对电容充电的实验研究
• 5.2.1 在空气中进行的原理性实验
• 5.2.2 在变压器油中进行的耐压实验
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 论文的主要工作成果
• 6.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表（或录用）的论文