Coaxial transformer for power electronics -technology of prototype and its characteristics

• Autorzy: Grzesik B. , Stępień M. , Kaczmarczyk Z. , Zygmanowski M. , Maciak E.

Warianty tytułu

PL

Współosiowy transformator energoelektroniczny - technologia wykonania i jego charakterystyki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The coaxial transformer for high power conversion is the aim of this work. The paper contains an idea of the transformer, its novel technology and characteristics. The coaxial transformer is a system of coaxially arranged pipes divided by a thin layer of electrical insulation. The transformer has high efficiency of 98% within the broad range of load, high power density, approx. 75 kW/kg, good coupling and small leakage inductances (FEM). The experimental transformer is a practical verification of this idea. The novel method of manufacturing technology is developed for the presented transformer. The characteristics of the prototype transformer presented in this paper are primarily efficiency and power density. The transformer properties are determined on the basis of FEM simulations and measurements. The experimental results are compared with those obtained from FEM analysis.

PL

Przedmiotem pracy jest transformator energoelektroniczny dużej mocy. W pracy opisano ideę transformatora, zaproponowano nowoczesną technologię jego wykonania oraz opisano podstawowe właściwości. Transformator współosiowy jest układem współosiowych rur przedzielonych warstwą izolacji. Taki układ zapewnia dobre sprzężenie między uzwojeniami oraz minimalizuje straty mocy w uzwojeniach. Opisywany w pracy transformator charakteryzował się sprawnością powyżej 98% w szerokim zakresie obciążeń oraz gęstością mocy około 75 kW/kg (FEM). W celu potwierdzenia korzystnych właściwości transformatora zbudowano jego prototyp. W pracy zaproponowano nowoczesną technologię wykonania transformatora, polegającą na odpowiednim nanoszeniu cienkich warstw. Podstawowe charakterstyki transformatora opisywane w pracy to sprawność i gęstość mocy. Wyniki pomiarów porównane zostały z wynikami symulacji komputerowych MES.

Słowa kluczowe

EN

coaxial transformer power electronics; high power conversion transformer; finite elements method; efficiency of coaxial transformer

PL

współosiowy transformator energoelektroniczny; transformator energoelektroniczny dużej mocy; metoda elementów skończonych; charakterystyka sprawności transformatora

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2006
• Tom: z. 198
• Strony: 19--28
• Opis fizyczny: bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Grzesik B.

autor

Stępień M.

autor

Kaczmarczyk Z.

autor

Zygmanowski M.

autor

Maciak E.

• Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki Politechniki Śląskiej, Gliwice,

Bibliografia

• 1. Weinberg S. FL: High-Frequency Transformer Design, 4th European Space Power Conference, ESPC '95, Poitiers, France, 4-8 September 1995, pp. 241-251.
• 2. Klontz K., Esser A., Bacon R., Divan D., Novotny D., Lorenz R.: An electric vehicle charging system with 'universal' inductive interface. Power Conversion Conf, Yokohama, 19-21 April 1993
• 3. Klontz K. W., Divan D. M., Novotny D. W.: An actively cooled 120 kW coaxial winding transformer for fast charging electric vehicles. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 31, Issue 6, Nov./Dec. 1995, pp. 1257 - 1263.
• 4. Grzesik B., Stępień M.: Novel high frequency modular transformer, 9th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE 2001, 27-29 August 2001, Graz, Austria.
• 5. Heinemann L: An actively cooled high power, high frequency transformer with high insulation capability. 17th Annual IEEE Applied Power Electronics Conf. and Exposition, APEC 2002.
• 6. Grzesik B. Stępień M.: Analysis of effects of the coaxial transformer design on distribution of winding currents and flux density, 10th European Conference on Power Electronics and Applications, CD-ROM Proceedings, Toulouse, France, 2-4.09.2003
• 7. Product Center Web Page, http://www.eeproductcenter.com/
• 8. Payton Group Web Page, http://www.paytongroup.com/whatis.htm
• 9. Tabtronics - Toroid Transformers, Web Page, http://www.tabtronics.com/toroids.htm
• 10. ANS YS® Reference Manual