Dieser Kurs kann auch als ECEA 5703 im Rahmen des Master of Science in Electrical Engineering der CU Boulder angerechnet werden. Dieser Kurs behandelt die Analyse und das Design von magnetischen Komponenten, einschließlich Induktoren und Transformatoren, die in leistungselektronischen Wandlern verwendet werden. Der Kurs beginnt mit einer Einführung in die physikalischen Prinzipien von Induktoren und Transformatoren, einschließlich der Konzepte der Induktivität, der Sättigung des Kernmaterials, des Luftspalts und der Energiespeicherung in Induktoren, der Modellierung von Reluktanz und magnetischen Kreisen, Transformatorersatzschaltungen, Magnetisierungs- und Streuinduktivität. Es werden auch Modelle für Transformatoren mit mehreren Wicklungen entwickelt, einschließlich der Darstellung der Induktivitätsmatrix, für Serien- und Parallelstrukturen. Die Modellierung von Verlusten in magnetischen Komponenten umfasst Kern- und Wicklungsverluste, einschließlich Skin- und Proximity-Effekte. Schließlich wird ein vollständiges Verfahren zur Designoptimierung von Induktivitäten in Schaltnetzteilen entwickelt.
Magnetik für leistungselektronische Umrichter
Dieser Kurs ist Teil von Spezialisierung Leistungselektronik
Dozent: Dr. Robert Erickson
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Empfohlene Erfahrung
Was Sie lernen werden
Verstehen Sie die Grundlagen magnetischer Komponenten, einschließlich Induktoren und Transformatoren
Analysieren und modellieren Sie Verluste in magnetischen Komponenten und verstehen Sie Kompromisse bei der Konstruktion
Entwerfen und Optimieren von Induktoren und Transformatoren für Schaltnetzteilwandler
Kompetenzen, die Sie erwerben
- Kategorie: Verstehen Sie die Grundlagen der magnetischen Komponenten, einschließlich Induktoren und Transformatoren
- Kategorie: Entwerfen und Optimieren von Induktoren und Transformatoren für Schaltnetzteilwandler
- Kategorie: Analysieren und modellieren Sie Verluste in magnetischen Komponenten
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In diesem Kurs gibt es 4 Module
Magnete sind ein integraler Bestandteil eines jeden Schaltwandlers. Oft kann das Design der magnetischen Geräte nicht vom Design des Konverters getrennt werden. Der Leistungselektronik-Ingenieur muss nicht nur den Konverter modellieren und entwerfen, sondern auch die Magnetik modellieren und entwerfen. Die Modellierung und das Design von magnetischen Geräten für Schaltwandler ist das Thema dieses Kurses. In diesem Modul wird die grundlegende Theorie der Magnetik behandelt, einschließlich magnetischer Schaltkreise, der Modellierung von Induktoren und der Modellierung von Transformatoren. Damit erhalten Sie die technischen Werkzeuge, die Sie im weiteren Verlauf des Kurses benötigen, um die Funktionsweise von magnetischen Geräten zu verstehen, ihre Verluste zu modellieren und magnetische Geräte für Schaltwandler zu entwerfen.
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Wirbelströme verursachen auch Leistungsverluste in den Wicklungsleitern. Dies kann zu Kupferverlusten führen, die deutlich über dem Wert liegen, der durch den Gleichstromwiderstand der Wicklung vorhergesagt wird. Die spezifischen Leiter-Wirbelstrom-Mechanismen werden als "Skin-Effekt" und "Proximity-Effekt" bezeichnet. Diese Effekte sind bei Hochstromleitern von Mehrlagenwicklungen am stärksten ausgeprägt, insbesondere bei Hochfrequenzkonvertern. Dieses Modul erklärt diese physikalischen Mechanismen und bietet praktische Methoden zur Berechnung dieser Verluste.
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Das Ziel dieses Kapitels ist die Entwicklung von Induktoren für Schaltwandler. Insbesondere werden magnetische Elemente wie Filterinduktoren mit Hilfe der Methode der geometrischen Konstante (Kg) entworfen. Die maximale Flussdichte Bmax wird im Voraus festgelegt, und das Element wird so entworfen, dass ein bestimmter Kupferverlust erreicht wird. Es werden sowohl einfach gewickelte Drosseln als auch mehrfach gewickelte Elemente wie gekoppelte Drosseln und Rücklauftransformatoren berücksichtigt.
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Bei vielen magnetischen Anwendungen wird die Betriebsflussdichte durch Kernverluste und nicht durch Sättigung begrenzt. In einem konventionellen Hochfrequenztransformator beispielsweise ist es in der Regel notwendig, den Kernverlust zu begrenzen, indem man mit einem reduzierten Wert der Spitzen-Wechselstromflussdichte arbeitet. Das Design von kernverlustbegrenzten magnetischen Bauelementen ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromflussdichte gefunden werden muss, die den gesamten Kern- und Kupferverlust minimiert.Dieses Modul befasst sich mit dem Design von Transformatoren und Wechselstrominduktoren für Schaltwandler, einschließlich der Minimierung des Gesamtverlustes. Zu den Designbeispielen gehören die Isolationstransformatoren eines Vollbrückenwandlers mit zwei Ausgängen und eines isolierten Cuk-Wandlers.
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Dozent
Empfohlen, wenn Sie sich für Elektroingenieurwesen interessieren
University of Colorado Boulder
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Auf einen Abschluss hinarbeiten
Dieses Kurs ist Teil des/der folgenden Studiengangs/Studiengänge, die von University of Colorado Boulderangeboten werden. Wenn Sie zugelassen werden und sich immatrikulieren, können Ihre abgeschlossenen Kurse auf Ihren Studienabschluss angerechnet werden und Ihre Fortschritte können mit Ihnen übertragen werden.¹
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Geprüft am 2. Mai 2021
Geprüft am 13. Nov. 2022
Geprüft am 27. Sep. 2024
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