在这篇博客中，我将展示如何使用Ansys Maxwell创建由脉冲激励的DCDC谐振LLC转换器的3D FEA模型。谐振是使用初级绕组的激励频率和漏感在初级绕组中产生的。次级被整流并连接到 1kW 负载。

 

 

 

 

ANSYS MAWELL FEA 模型

Ansys Maxwell 3D FEA 模型具有 PQ 50/50 内核。以下是制造商规格表中所用磁芯的信息，包括复磁导率与频率的关系、标称值以及所用磁芯的原理图，该磁芯由 3C97 材料制成。它有一个初级绕组（54 匝）和两个次级绕组（分离式，每半匝 6 匝）。四分之一对称性用于减少仿真时间。

Maxwell 中使用制造商数据表中不同温度下的磁芯损耗与磁通密度曲线 P vs B 来提取磁芯损耗系数。Magnetic Transient 求解器在动态磁芯损耗模型中使用这些磁芯损耗系数，该模型使用任何周期性激励产生的 B 和 H 的时间导数，并且不限于正弦激励。

 

 

 

FERROXCUBE PQ Core：原理图

 

 

FERROXCUBE 芯材 3C91：规格

 

 

FERROXCUBE 芯材 3C91：不同工作频率的 P 与 B 曲线。

 

ANSYS MAXWELL 电力电子电路

 

下面的电力电子电路是一个 DCDC 谐振 LLC 转换器，使用正脉冲和负脉冲串联来模拟初级侧的全桥逆变器。负脉冲相对于正脉冲延迟半周期，并且有一个死区时间以防止脉冲重叠。次级是一个分离式变压器整流器，连接到一个与电阻负载并联的输出滤波电容器。由于激励中的死区时间，方波的主频率（谐振频率）略小于激励频率。谐振电容是使用谐振频率计算的。

 

DCDC 谐振 LLC 转换器：方波电压输入 - 分离变压器整流滤波输出。

 

电路变量已完全参数化，如下表所示。一些变量是直接输入的，并且指定了单位，而其他变量是根据变量计算的，这些变量的单位未在变量定义中指定，而是在使用它们的位置指定。Maxwell 始终将任何以变量表示的变量转换为以 SI 单位表示的值。

 

电路参数。

 

 

方波电压输入激励。

 

 

用于产生方波电压激励的正脉冲和负脉冲。

 

结果

以下是显示输出电压、绕组电流、磁通密度分布和气隙中磁边效应的结果。平均输出电压约为 49.4V，纹波约为 3.1V，这些值可以通过调整占空比和输出滤波电容器来调整。分离式次级绕组存在轻微的电流不平衡，稍后将对此进行调查和纠正。可能需要更细的网格才能具有平衡的电流。

 

 

整流滤波输出电压。

 

 

谐振绕组电流。

 

 

磁通密度分布。

 

 

气隙周围的磁通量密度分布 - 磁通量条纹效应。