在当今的电力系统中，电力变压器作为关键设备，其安全稳定运行对整个电网的可靠性至关重要。变压器的工作温度是影响其运行安全性和寿命的关键因素之一。为了有效预防变压器故障，准确预测其工作温度是电力系统运维管理中的一项重要任务。基于长短期记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）的电力变压器温度预测模型，因其在处理和预测时间序列数据方面的优势，逐渐成为该领域的研究热点。 长短期记忆网络是循环神经网络（Recurrent Neural Network, RNN）的一种特殊类型，设计用于避免传统RNN在处理长序列时遇到的梯度消失或梯度爆炸问题。LSTM通过引入门控机制（比如遗忘门、输入门和输出门），能够有效地捕获序列数据中的长期依赖关系，这使得它特别适合处理具有时间序列特性的数据，如电力系统中变压器的工作温度。 LSTM网络在电力变压器温度预测中的应用，主要涉及以下几个步骤： 1. 数据收集：首先需要收集电力变压器在不同工况下运行时的相关数据，如温度、负载电流、环境温度等。这些数据需具有时间标记，以便能够按照时间顺序构建时间序列。 2. 数据预处理：由于收集的原始数据可能存在噪声、缺失值等问题，需要对数据进行清洗和预处理。这可能包括数据平滑、归一化、去噪等步骤，目的是提高数据的质量，使模型能更好地学习数据特征。 3. 特征提取：从预处理后的数据中提取有助于温度预测的特征。这可能包括对变压器温度、负载电流、环境温度等进行统计分析，以提取时间序列数据的特征信息。 4. 建立LSTM模型：使用提取的特征构建LSTM网络。这个网络通常包括输入层、多个LSTM层以及输出层。网络结构和参数设置需根据具体问题进行调整和优化。 5. 训练与验证：利用历史数据对LSTM模型进行训练，通过不断迭代优化网络权重，直到模型在训练集上达到满意的预测精度。同时，利用验证集对模型性能进行评估，避免模型过拟合。 6. 温度预测：在模型训练完成后，使用最新的实时数据对变压器的工作温度进行预测。通过模型输出，电力运维人员可以预测未来一段时间内变压器的温度变化趋势。 适合入门学习机器学习的初学者，对时间预测序列比较感兴趣的同学可以学习基于LSTM的电力变压器温度预测方法。通过这种方法的学习和实践，初学者不仅可以掌握机器学习的基本原理和方法，而且能够了解时间序列预测在实际电力系统中的应用场景。 随着电力系统智能化水平的不断提升，基于LSTM的变压器温度预测方法将会被进一步研究和优化。未来的研究可能会涉及模型结构的改进、训练算法的优化以及预测精度的提高等方面。此外，将LSTM与其他机器学习方法（如卷积神经网络CNN、支持向量机SVM等）相结合，也是提高预测性能的一个潜在方向。 基于LSTM的电力变压器温度预测对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。随着研究的不断深入和技术的进步，预计未来电力系统中将会越来越多地采用智能化的预测分析方法，以提高电力设备的运维效率和系统可靠性。

详细介绍了高频开关电源中正激变换器变压器的设计方法。按照设计方法，设计出一台高频开关电源变压器，用于输入为48V(36～72V)，输出为2.2V、20A的正激变换器。设计出的变压器在实际电路中表现出良好的电气特性。 正激变换器是一种常见的隔离降压型DC/DC变换器，尤其适用于低电压大电流的功率转换场景。在正激变换器中，变压器扮演着至关重要的角色，它负责磁能转换、电压变换以及电气隔离。设计高效可靠的正激变换器变压器涉及到多个关键步骤。 设计时需要考虑磁感应强度B和电流密度J。这两者决定了变压器的功率输出能力。在给定的工作频率和磁芯尺寸下，功率P与B和J的乘积成正比。较高的B和J可以使变压器输出更大功率或减小体积，但须注意它们的选取不能超出电性能的限制。过大的B可能导致激磁电流过大，引起波形畸变和输出纹波增加，而过高的J则会增加铜损，使温升超出允许范围。 计算变压器各绕组的匝数是设计的重要环节。次级绕组的峰值电流IP2等于直流输出电流Io，有效值I2则与占空比D有关。初级绕组电压幅值Up1由输入直流电压Uin减去损耗ΔU1得出，而次级绕组电压幅值Up2则涉及次级负载电压Uo和整流管压降ΔU2。初级电流有效值I1可按单向脉冲方波计算，去磁绕组电流有效值IH通常为初级电流有效值的5%~10%。 在设计过程中，磁芯的选择和尺寸计算也至关重要。磁芯尺寸的确定要考虑铜耗因子Z，该因子与环境温度τ和变压器温升Δτ相关。此外，还需要考虑变压器的漏感、分布电容以及趋肤效应。漏感和分布电容是高频下的分布参数，应限制在合理范围内，而趋肤效应则会影响导线规格的选择。 正激变换器的磁复位是设计的另一难点，常见的方法有第三绕组复位、RCD复位、有源箝位复位等。本文提到的设计采用了第三绕组复位，这种方法可以有效地实现磁通的复位，确保开关周期开始时励磁磁通回到初始值。 正激变换器中变压器的设计是一项复杂且细致的工作，涉及到磁路和电路的综合考虑。通过合理的计算和优化，可以设计出满足输入48V(36~72V)、输出2.2V、20A的正激变换器所需的高效变压器，实现良好的电气特性。这一设计过程不仅考验设计者的理论知识，还需要实践经验的支持，以确保变压器在实际电路中的稳定运行。

形分析与计算 ................................................................. 9 3.4.2 𝜶 = 𝟔𝟎°的波形分析与计算 ................................................................. 10 3.4.3 𝜶 = 𝟗𝟎°的波形分析与计算 ................................................................. 11 3.4.4 不同触发角对电路性能的影响 ................................................................. 12 4 变压器漏感对电路的影响 ............................................................... 13 4.1 漏感的定义与作用 .............................................................. 13 4.2 漏感在整流电路中的表现 ................................................... 14 4.3 漏感对电流波形的影响 ................................................... 15 4.4 如何减小漏感带来的负面影响 ............................................... 16 5 优化设计策略 ................................................................. 18 5.1 并联补偿电路 .............................................................. 18 5.2 选择合适的变压器材料与结构 ............................................... 19 5.3 采用同步整流技术 ...................................................... 20 5.4 采用软开关技术 .............................................................. 21 6 实验验证与结论 ................................................................. 22 6.1 实验装置与方法 .............................................................. 22 6.2 结果分析 ................................................................. 23 6.3 结论 ................................................................. 24 本文主要探讨了在设计三相桥式全控整流电路时，如何考虑变压器漏感这一重要因素。简要介绍了整流技术的历史和发展，以及其在现代电力系统中的广泛应用。接着，详细分析了三相全桥整流电路的工作原理，包括其电路结构、工作模式以及电流电压的变换规律。 在设计过程中，参数选择至关重要。电源参数如电压、频率需与系统需求匹配；电阻参数影响负载特性；电感负载参数决定电流平滑度；变压器漏电感参数则直接影响电路的动态性能；晶闸管参数确保器件安全工作；触发脉冲参数决定了器件的开通和关断时间。使用PSIM软件进行电路模拟设计，可以直观地理解各参数之间的相互作用，并能预估电路性能。 在设定不同的触发角后，通过仿真出的波形进行分析计算，可以观察到触发角变化对电流、电压波形以及功率因数的影响。例如，较小的触发角会导致更高的直流输出电压，但可能增加谐波含量；较大的触发角则可能导致电压利用率下降。 变压器漏感是不可忽视的因素，它会在电路中产生额外的磁场能量，导致电流波形畸变，增加谐波，甚至可能导致过电压问题。为减小漏感的负面影响，可以采取并联补偿电路、优化变压器设计、采用同步整流或软开关技术等策略。 通过实验验证了理论设计的有效性，分析了实验结果，得出结论：在设计三相桥式全控整流电路时，充分考虑变压器漏感并采取相应的优化措施，对于提高电路效率和稳定性具有重要意义。

内容概要：本文详细介绍了利用Comsol软件进行磁芯变压器建模的方法，重点探讨了非线性B-H曲线的引入及其对变压器性能的影响。文章首先解释了如何在Comsol中定义软钢磁芯的非线性B-H曲线，以更精确地模拟磁化行为。接着讨论了如何通过有限元法计算磁场和电场的空间分布，并展示了如何设置瞬态求解器来观察变压器的瞬态响应。此外，还涉及了磁饱和效应、磁通量泄漏等问题，并提供了具体的代码片段和参数设置技巧。最后，文章强调了该模型对于理解和优化变压器设计的重要性。 适合人群：从事电力电子设计的研究人员和技术人员，尤其是对变压器建模感兴趣的工程师。 使用场景及目标：适用于希望深入了解变压器内部物理现象并希望通过仿真优化设计方案的专业人士。具体目标包括提高仿真准确性、优化磁芯结构、减少磁通泄漏、改善瞬态响应等。 其他说明：文中提供的代码片段和参数设置可以作为实际项目中的参考，帮助用户快速上手Comsol磁芯变压器模型的搭建与分析。

基于CMOS工艺的变压器耦合毫米波功率放大器芯片设计.pdf内容概要：本文围绕CMOS工艺下的毫米波功率放大器芯片设计展开研究，重点解决了毫米波频段下无源器件设计困难、晶体管增益低、输出功率不足等关键技术难题。首先系统总结了具有阻抗变换功能的毫米波片上变压器式巴伦的设计方法，并提出通过调整中心抽头改善其平衡性的优化方案，同时建立了相应的集总元件模型以支持电路仿真与设计。随后，采用90nm CMOS工艺设计了八路输入、两路输出的功率合成变压器，并基于该结构实现了Q波段高输出功率功率放大器，实测在45GHz频率下增益达20.38dB，饱和输出功率为21.08dBm，峰值功率附加效率为14.5%。最后，针对W波段（100GHz）晶体管增益极低的问题，提出采用变压器耦合晶体管栅极与漏极信号的创新结构，在不牺牲效率和线性度的前提下提升增益约2dB，仿真结果显示小信号增益为14.8dB，饱和输出功率10.34dBm，峰值PAE为4.5%。; 适合人群：具备射频集成电路基础知识，从事毫米波芯片设计、高频电路研发的工程师及高校研究生。; 使用场景及目标：①掌握毫米波片上巴伦与变压器的设计与建模方法；②学习基于CMOS工艺实现高输出功率Q波段功放的设计流程与测试技术；③探索在晶体管接近截止频率时通过变压器耦合提升增益的创新电路结构。; 阅读建议：本文理论与实践结合紧密，建议读者结合电磁仿真工具（如HFSS）与电路仿真平台（如Cadence）进行复现，重点关注巴伦建模、功率合成结构设计及W波段增益提升机制，同时注意工艺参数、寄生效应与测试校准对性能的影响。

“高频变压器的设计方法”是学习设计高频变压器的一份很好的资料。

变压器作为电力系统中不可或缺的设备，其性能直接关系到电力传输的稳定与效率。在变压器的工作过程中，瞬时饱和是一个不容忽视的现象，它的出现可能导致设备失控甚至故障，对电力系统的整体稳定性构成威胁。因此，本文将深入探讨变压器磁饱和瞬时效应的原因，并提出三种有效的应对措施，以期为电力工程师提供有益的参考。 关于变压器瞬时饱和的原因，主要涉及两个方面：输入电压的突然升高以及负载电流的急剧变化。在具体情境中，如瞬变负载的情况下，当负载电流从较小的状态突然增大时，控制电路会迅速增加脉冲宽度以补偿功率需求。若输入电压同时也达到高峰值，就可能使得输入电压和脉冲宽度同时达到最大，从而导致变压器的磁心瞬间饱和。 针对这一问题，我们提出以下三种应对措施： 第一种措施是优化变压器的设计。在设计变压器时，可以通过增加初级绕组的数量来提高磁通密度的控制能力，确保磁心在低磁通密度状态下运行。此外，采用高输入电压和宽脉冲技术也能有效预防饱和现象。然而，这种方法的缺点是可能会降低变压器的效率，同时增加其体积和重量。 第二种措施是对控制电路进行改进。设计一种具有高度灵敏度的控制电路至关重要，它能够在输入电压升高时迅速限制脉冲宽度，以维持在安全的范围内。这样的控制电路需要能够实时监测电压的变化，并快速响应以防止脉冲宽度过度增大。这种智能响应系统对于保证变压器在复杂工况下的稳定性非常有效。 第三种措施是利用先进的控制芯片技术。例如，电流模式控制芯片（如UC1846/UC1847）可以自动执行限幅操作，保证开关管在每个工作周期内能快速响应，从而有效防止磁饱和的发生。这些控制芯片的应用大大提高了系统的响应速度和可靠性，是现代化电力系统中不可或缺的技术手段。 在实际应用中，单个措施可能无法完全满足所有需求，因此需要根据具体情况来选择合适的应对策略。有时候，结合多种措施会达到更好的效果，例如将设计优化与控制电路改进相结合，或者在设计阶段就考虑到先进的控制芯片技术的应用。 总结来说，变压器瞬时饱和的预防和控制是一个系统工程，需要综合考虑设计、控制策略以及技术创新。通过深入理解瞬时饱和的原因和采取有效的预防措施，我们能够确保变压器在各种工况下均能稳定工作，从而为电力系统的安全、稳定运行提供坚实的保障。随着电力电子技术的不断进步，未来一定会有更多高效的控制方法和设备来应对变压器瞬时饱和问题，推动电力系统向更高效率、更可靠的方向发展。

内容概要：本文详细介绍了使用COMSOL进行变压器磁致伸缩引发的振动噪声的多物理场仿真过程。主要内容涵盖变压器的电路磁场分布仿真、磁致伸缩引起的振动数据分析、受力分布研究以及噪声分布模拟。通过具体代码示例，阐述了如何设置绕组电流激励、定义磁致伸缩系数、计算受力情况并模拟噪声传播。仿真结果显示，铁芯的某些部位因磁致伸缩效应显著且结构刚度较弱，振幅较大；铁芯边缘和绕组端部受力较大；噪声强度在靠近变压器区域较高，随距离增加而衰减。这些结果有助于优化变压器设计，减少振动噪声。 适合人群：从事电力系统设备设计、制造及维护的技术人员，尤其是对变压器性能优化感兴趣的工程师。 使用场景及目标：适用于希望深入了解变压器内部物理机制的研究人员和技术人员，旨在通过仿真手段优化变压器设计，降低振动噪声，提高设备稳定性和效率。 其他说明：文中提供了多个具体的MATLAB代码片段，用于指导读者如何在COMSOL中实现各项仿真任务。此外，还强调了一些仿真过程中需要注意的关键点，如材料属性设置、边界条件的选择等。

开关电源是电子设备中常见的电力转换设备，其电磁干扰（EMI）的控制对于保障系统稳定运行至关重要。EMI干扰源主要来自于开关电源内部的功率开关管、整流二极管、高频变压器等元件，以及外部环境如电网波动、雷击和外界电磁辐射。在开关电源的设计过程中，减少这些干扰源产生的干扰，以及提高设备的电磁兼容性（EMC），是电磁干扰设计的核心任务。 在开关电源的EMI设计中，有以下几个方面需要特别关注： 1. 开关电源的EMI源 - 功率开关管是电场和磁场耦合的主要干扰源，因为其工作在高速开关状态，伴随着快速变化的电压和电流。 - 高频变压器主要由于漏感引起的快速电流变化，造成磁场耦合的干扰。 - 整流二极管的反向恢复特性会产生瞬间高 dv/dt 的电压尖峰，形成电磁干扰。 - PCB作为干扰源的耦合通道，其设计质量直接影响EMI抑制效果。 2. 开关电源EMI传输通道分类 - 传导干扰包括容性耦合、感性耦合和电阻耦合。 - 辐射干扰可以将电路元件假设为天线，通过电偶极子和磁偶极子理论来分析其电磁波的辐射。 3. 开关电源EMI抑制的9大措施 - 减小 dv/dt 和 di/dt 的峰值和斜率来降低干扰。 - 合理应用压敏电阻以降低浪涌电压。 - 使用阻尼网络抑制过冲。 - 采用软恢复特性的二极管减少高频EMI。 - 应用有源功率因数校正和谐波校正技术。 - 采用合理设计的电源线滤波器。 - 合理的接地处理和屏蔽措施。 - 进行合理的PCB设计。 4. 高频变压器漏感的控制 - 选择合适的磁芯材料和匝数来降低漏感。 - 减小绕组间的绝缘层厚度，使用黄金薄膜等材料以提高击穿电压。 - 提高绕组间的耦合度，减少漏感。 5. 高频变压器的屏蔽 - 采用铜箔屏蔽带来减少高频变压器的漏磁场。 - 将屏蔽带接地，形成对漏磁场的短路环以抑制泄漏。 - 为避免高频变压器噪声，需要采取加固措施，如使用环氧树脂粘接磁心、用玻璃珠胶合剂固定磁心等。 开关电源的EMI设计必须综合考虑各种干扰源和传播途径，通过合理设计元件、布局，以及利用滤波、屏蔽、接地等措施，最大程度地降低EMI的影响，从而提高电源系统的稳定性和可靠性。

### 反激式开关电源变压器的设计 #### 一、引言 反激式开关电源作为电子设备中的核心部件之一，其性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。其中，反激式变压器的设计尤为关键，它不仅决定了电源的工作模式，还影响着整体的效率与可靠性。本文将详细介绍如何设计一款适用于宽电压输入范围（85V~265V）、输出5V/2A、开关频率为100kHz的反激式开关电源变压器。 #### 二、设计步骤详解 ##### 1. 确定原边感应电压(V_OR) 原边感应电压是设计过程中需要首先确定的关键参数之一。该值直接影响着电源的占空比(D)，进而影响整个电源的性能指标。在本例中，选择原边感应电压为80V，输入电压VS为90V，则可以通过下式计算出最大占空比D： \[ D = \frac{V_{OR}}{V_{OR} + V_S} = \frac{80}{80 + 90} = 0.47 \] ##### 2. 确定原边电流波形的参数 原边电流波形包括平均电流(I)、有效值电流(I_rms)和峰值电流(I_p)三个参数。 - **计算平均电流**：根据输出功率(P_O)和效率(η)以及输入电压(V_S)，可以得到平均电流I的计算公式： \[ I = \frac{P_O}{\eta \cdot V_S} \] 对于本案例，假设输出功率为10W，效率η为0.8，则： \[ I = \frac{10W}{0.8 \times 90V} = 0.1389A \] - **计算峰值电流**：引入最大脉动电流比K_RP，它是最大脉动电流(ΔI_M)与峰值电流(I_P)的比值。K_RP的取值范围通常在0到1之间。在此案例中设定K_RP=0.6，通过解方程可以得到峰值电流的计算公式： \[ I_P = \frac{I}{(1 - 0.5K_{RP})D} \] 带入已知数值： \[ I_P = \frac{0.1389A}{(1 - 0.5 \times 0.6) \times 0.47} = 0.419A \] - **计算有效值电流**：电流的有效值I_rms与峰值电流、占空比D及K_RP有关，具体公式为： \[ I_{rms} = I_P \sqrt{\left(1 - \frac{3}{4}K_{RP}\right) + \frac{1}{3}K_{RP}^2D} \] 带入已知数值： \[ I_{rms} = 0.419A \sqrt{\left(1 - \frac{3}{4} \times 0.6\right) + \frac{1}{3} \times 0.6^2 \times 0.47} \approx 0.20A \] #### 三、磁芯选择与绕组设计 在确定了基本参数之后，接下来需要选择合适的磁芯材料和尺寸，并进行绕组设计。 - **磁芯选择**：考虑到工作频率为100kHz，可以选择高频铁氧体材料作为磁芯。常见的铁氧体材料有锰锌(MnZn)和镍锌(NiZn)等。对于100kHz的工作频率，MnZn磁芯是较为合适的选择。 - **绕组设计**：绕组的设计涉及到初级绕组和次级绕组的匝数计算。初级绕组匝数N₁可根据下列公式计算： \[ N_1 = \frac{V_{OR}}{f_{SW} \cdot B_{max} \cdot A_e} \] 其中，f_SW为开关频率，B_max为磁芯最大磁通密度，A_e为磁芯有效截面积。 - 次级绕组匝数N₂可以根据电压比计算得出： \[ N_2 = N_1 \cdot \frac{V_{out}}{V_{OR}} \] #### 四、损耗分析与优化 设计过程中还需考虑变压器的损耗问题，主要包括铜损和铁损。 - **铜损**：主要由导线的电阻引起。可以通过增加导线截面积或采用多股并联的方式减小电阻，从而降低铜损。 - **铁损**：由磁滞损耗和涡流损耗组成。选择低损耗的磁芯材料可以有效减少铁损。 #### 五、总结 通过对反激式开关电源变压器的设计方法的介绍，我们可以看出，合理的设计能够显著提升电源的整体性能。从选择合适的原边感应电压，到精确计算原边电流的各个参数，再到磁芯和绕组的设计，每一个步骤都至关重要。此外，损耗分析与优化也是设计过程中不可忽视的一环。只有综合考虑这些因素，才能确保所设计的反激式开关电源变压器既高效又可靠。