车载高压压配电箱隔离变压器设计

周文坛

摘要：本文针对一种车载高压配电箱，详细介绍了其中关键部件隔离变压器的设计步骤及参数的计算方法，对隔离变压器磁芯材料、磁芯结构、磁芯参数、线圈参数的选择作了详尽的论述，对其他隔离性功率变换装置设计有一定的指导意义。

关键词：装甲车辆；高压配电箱；隔离变压器

0引言

本文设计的车载高压配电箱能够完成高压直流电在不同电压等级之间的转换，根据要求可以实现高压到低压以及低压到高压之间双向传递，从而满足装甲车辆工作电压需求，提高装甲车辆电力系统工作的安全性和稳定性。传统装甲车辆的高压配电箱体积通常较大，工作噪声和功率损耗突出较大，为克服这种不足，可以考虑通过采用高频开关电力电子器件和软开关等，减低车载高压配电箱的体积和重量，减少热损耗过程，这种思路正成为当前研究的热门方向。作为车载高压配电箱的核心部件，隔离变压器的工作好坏成为了制约高压配电箱工作性能的重要因素。因此，本文将对隔离变压器设计中的若干重要技术进行较为深入的研究，优化装置设计过程，以期提升车载高压配电箱的工作效率和稳定性。

1功率变换装置

车载高压配电箱中的功率变换装置通常采用推挽变换电路，如图1所示。相比其他结构类型的结构，推挽变换电路能够采用较少的功率开关器件、较低的压降完成功率输入：采用全桥整流的方式，减少了单个二极管的承载电压，降低了输出端的成本。

对于图1所示的推挽变换电路，通常采用电压外环、电流内环的双闭环方式进行控制，两个控制环均采用PID控制方式，保证控制过程的快速性和准确性。同时，为保证电路工作的安全性，需要考虑在推挽变换电路中加入过压和过流保护装置，进一步提升控制效果。

2隔离变压器设计

作为高压配电箱中的关键组成部分，隔离变压器的设计历来是其中设计的难点。本节主要从磁芯材料、磁芯结构、线圈参数和绕制结构四个方面出发，对隔离变压器进行设计。

2.1磁芯材料

对于高压配电箱中隔离变换器的软磁材料，通常有非晶合金、磁粉芯和铁氧体可供选择，它们均具有较高的磁感应强度，但是非晶合金的价格较高，磁粉芯的高频损耗较大，而铁氧体的各项指标均较为优良，且价格和损耗不高，因此，隔离变压器的磁芯材料最终选用铁氧体材料。

2.2磁芯结构

隔离变压器的磁芯结构一般有有环形和EE形两种。通常前者在绕制过程中原边和副边的耦合程度不够高，存在较大的漏感现象：后者的截面积通常较大，绕制时能够保证原边和副边较高的耦合程度，具有方便、高效等优点，实验表明，采用EF型磁芯结构的隔离变压器能够有效降低电压毛刺。

2.3线圈参数

隔离变压器的一个重要措施就是线圈的匝比。根据工程经验，副边整流二极管、线圈电阻及开关管等在工作中通常存在压降，因此在设计过程中，应当合理确定原边输入和副边输出的峰值电压：由于装置在输入电压达到谷值时同样需要满足最高输出电压的要求，因此，应当合理确定线圈参数，满足各项指标要求。

2.4绕制结构

为尽量降低隔离变压器的漏感，应当通过合理设置绕制结构，保证隔离变压器最大效率输出。在绕制过程中，应当尽量减小原边和副边线圈间隙，减低漏感发生的物理条件。实验结果表明，经过改进的绕制结构，能够有效降低隔离变压器的漏感情况，满足预期设计要求。

3結论

通过对车载高压配电箱隔离变压器的设计，能够较好地满足车辆电气负载对电力系统的各项指标要求，且上述四个设计步骤可以推广到其他类型的变压器设计过程中，具有较为广泛的应用价值。但是，在设计过程中，部分设计步骤依赖于一定的工程经验，优化程度不高。为此，在后期研究中应进一步规范设计过程的量化指标，提升车载高压配电箱的设计水平。endprint