Flyback transformer of an auxiliary power supply in photovoltaic inverters

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli suunnitella flyback-muuntajat kahdelle flyback-teholähteelle, jotka ovat osa aurinkosähkövaihtosuuntaajan apujänniteteholähdettä. Suunnittelussa tuli erityisesti kiinnittää huomiota komponenttien kustannustehokkuuteen sekä toiminnan luotettavuuteen. Suunniteltavien komponenttien toiminnasta tuli myös varmistua laboratoriomittauksin.

Kustannustehokkuutta etsittiin mitoituksissa käyttämällä kolmoiseristettyä johdinta ainoastaan käämeissä, jotka vaativat turvaerotuksen muista piireistä sekä valitsemalla magneettisten ferriittisydänten valmistajiksi kiinalaisia vaihtoehtoja.

Alkuarvojen, laskettujen parametrien sekä valittujen ominaisuuksien perusteella suunniteltiin kuusi erilaista mitoitusta. Suunniteltujen komponenttien koon havaittiin vaikuttavan kustannuksiin siten, että suurimmat komponentit olivat arvokkaimpia. Lisäksi, monisäikeinen kolmoiseristetty käämilanka osoittautui arvokkaimmaksi yksittäiseksi materiaaliksi komponenteissa.

Komponenttien suunniteltujen ominaisuuksien havaittiin vastaavan hyvin mitattuja arvoja. Suunnitellut komponentit myös toimivat vikaantumatta osana flyback-teholähteitä. Toisen flyback-teholähteen mitattujen kytkentätaajuuksien perusteella kuitenkin havaittiin, että mitoitusten keskinäisinduktanssin tulisi olla jonkin verran pienempi, jotta toiminnan luotettavuudesta pystyttäisiin varmistumaan käytännössä.

Mitatuista käämiresistansseista havaittiin useasta säikeestä koostuvan käämilangan pienentävän vaihtovirtaresistanssin kasvua sekä siten myös käämitysten kuparihäviöiden suuruutta. Tästä varmistuttiin mittaamalla alhaisempia lämpenemiä komponenteista, joissa käytettiin useasta säikeestä koostuvaa käämilankaa verrattuna vastaaviin yksittäisellä johtimella toteutettuihin komponentteihin.

Työn tulosten perusteella kaksi mitoitusta valittiin aurinkosähkövaihtosuuntaajassa tapahtuviin mahdollisiin jatkomittauksiin.