基于漏磁补偿的变压器结构件损耗与磁通分布研究

为研究电力变压器内部由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,提出并设计了基于漏磁补偿的试验模型,考察了不同磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布。通过试验研究和数值计算获得了电力变压器不同类型屏蔽结构中的杂散损耗和磁通密度分布情况,并进行了对比分析。提出了采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的实用措施。在不同激励条件下,测量得到的损耗结果和仿真结果具有很好的一致性,说明了提出的结构件杂散损耗试验研究和仿真分析方法的有效性。试验和仿真结果同时表明:在相同的漏磁通激励条件下,立式磁屏蔽相对平式磁屏蔽的损耗值更低,以磁屏蔽中心工作磁通密度1.5 T为例,立式磁屏蔽的损耗约为平式磁屏蔽损耗的20%左右。     

无取向硅钢片在电力变压器磁屏蔽中的应用

为研究无取向硅钢片在电力变压器磁屏蔽中的适用性,文中基于国际TEAM Problem 21基准族下的磁屏蔽基准模型P21c-M1和P21-M1,对在不同激励条件下无取向硅钢片制成的磁屏蔽的损耗特性和磁通分布特征进行研究,并与传统电力变压器普遍采用的取向磁屏蔽的磁性能进行对比分析。研究结果表明,由无取向硅钢片制成的无取向磁屏蔽对模拟电力变压器油箱壁的导磁钢板的屏蔽效果和取向硅钢片制成的取向磁屏蔽的屏蔽效果基本相同,且价格更为低廉。同时,基于结构件中杂散损耗的计算问题,提出了一种测量与仿真相结合的方法,通过与传统杂散损耗测量方法的对比,验证了该杂散损耗计算方法的有效性。     

电力变压器磁屏蔽模型损耗三维有限元分析及实验研究

针对大型电力变压器铁磁结构件中(例如油箱)产生的电磁损耗导致局部过热,使相关的绝缘部件受损,进而危及整个变压器的正常运行现象,笔者提出以国际TEAM Problem 21基准磁屏蔽(简称为板式和立式屏蔽)模型为例,采用分离激励线圈电阻损耗和涡流损耗的测量方法(漏磁通补偿线圈测量装置),对变压器取向硅钢叠片中的磁通和损耗进行计算和试验测量。其计算与测量结果表明,该方法较好地解决了线圈损耗和结构件损耗分离的问题。同时,也验证了三维非线性涡流场分析和损耗模拟方法的有效性。     

谐波及直流偏磁下变压器叠片式磁屏蔽杂散损耗模拟与验证

为研究电力变压器叠片式磁屏蔽在谐波和直流偏磁条件下的杂散损耗,对TEAM P21基准族（V.2009）进行拓展改进,增加激励线圈匝数,增大导线截面积和磁屏蔽叠片的尺寸。搭建变压器杂散损耗测量平台,提出并实现了谐波及直流偏磁下杂散损耗的测量方法。测量得到取向硅钢片在谐波和直流偏磁下的磁性能数据,完成了复杂激励条件下杂散场和损耗的多工况三维瞬态有限元计算。通过杂散场和损耗的仿真与实验结果的对比,验证了测量方法及仿真计算的有效性。结合仿真及实验结果,分析了谐波和直流偏磁下杂散损耗的分布及其影响,所得结果及结论有助于变压器磁屏蔽的优化设计和提高电磁设备的可靠性。     

HVDC中电力变压器直流偏磁屏蔽效应研究

为了研究高压直流输电系统(HVDC)中电力变压器发生直流偏磁状况时,由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,本文提出并建立了基于漏磁补偿的实验模型进行了详细地实验研究和仿真分析。重点考察不同直流偏磁激励下变压器磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布,研究交流激励源和直流激励源之间的交叉作用对屏蔽构件损耗特性的影响。通过详细的模型实验分别获得了电力变压器磁屏蔽构件在标准的正弦激励作用和不同直流偏置磁场强度作用时的损耗和磁通分布情况并进行了对比分析。提出采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的工程实用措施。不同直流偏磁激励条件下模型杂散损耗的计算结果和测量结果具有较好的一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器磁屏蔽的性能指标。     

基于P21~C-M1模型交直流混合激励下杂散损耗的研究

本文针对电力变压器漏磁场引起的杂散损耗问题,基于TEAM PROBLEM21基准族中的P21~C-M1实验模型,考察了交直流混合激励条件下,导磁钢板及取向电工钢叠片内的磁通分布及杂散损耗。通过计算杂散损耗的传统方法,从交直流混合激励和交流单独激励下的负载总损耗中分别分离出磁屏蔽的杂散损耗值,从而得到直流分量对磁屏蔽损耗的影响规律,即直流电流分量引起了磁屏蔽杂散损耗的增加。通过精细建模仿真计算出磁屏蔽的杂散损耗,与测量结果进行对比,验证了本文方法的有效性与正确性。     

电力变压器两种磁屏蔽中磁通及损耗的仿真分析与验证

本文提出了一种精确测量变压器结构件杂散损耗的实验方法。该方法通过引入两个漏磁补偿线圈,使得空载条件下的漏磁分布与负载条件下漏磁分布更为接近,从而改善了传统杂散损耗测量方法中由于漏磁分布不同所造成的空载线圈损耗与负载线圈损耗存在差别的情况。通过该方法可以更为准确地测量结构件的杂散损耗。分别对两种不同结构形式的磁屏蔽以及导磁钢板进行了测量与仿真,得到了两种磁屏蔽以及导磁钢板在不同激励条件下的杂散损耗。考察了沿硅钢叠片方向磁通的分布情况,通过对比测量结果与计算结果,证明了所提出的实验方法与计算方法的有效性。本文所提出的方法,可用于不同工况条件下电磁场和损耗计算方法的有效性验证。     

特高压变压器直流偏磁涡流损耗计算分析

为了分析直流偏磁对特高压自耦变压器结构件的损耗分布的影响,文中考虑拉板、夹件、铜屏蔽等结构件,并利用结构的对称性,建立特高压自耦变压器的1/8涡流场计算模型。以负载运行时不同直流偏磁下的线圈电流作为激励源进行瞬态仿真,分析了不同直流偏磁下变压器各结构件上的涡流损耗的分布规律。由结果可见,随着直流量的增大,各结构件上的损耗显著增大,且各结构件上的损耗分布不均匀,漏磁大的地方损耗较大。     

电力变压器中不同磁屏蔽的建模、仿真和基准化实验验证

大型电力变压器中的磁屏蔽和电磁屏蔽可控制绕组产生的漏磁通的分布,避免金属构件中的杂散损耗(包括涡流损耗和磁滞损耗)过度集中导致局部过热,引起绝缘部件受损,进而有效地节能降耗,提高运行的可靠性。本文对电力变压器产品中采用的平板式和立式两种不同叠积方式构建的磁屏蔽进行三维建模仿真计算,重点考察研究并比较了平板式和立式磁屏蔽的磁密分布和损耗;进一步改进了测量磁屏蔽损耗的实验平台,为构件杂散损耗测量提供了更合理的漏磁通补偿条件;验证了建模和仿真计算的有效性。本文结果对优化变压器磁屏蔽设计具有重要的参考价值。     

不同频率激励下变压器铜屏蔽中涡流损耗的研究

为了研究高压输电系统电力变压器铜屏蔽中涡流损耗的分布,基于TEAM Problem 21基准族中的P21c-EM1简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析。采用不同的建模方法对多种工况下激励线圈欧姆损耗进行计算并与测量值对比,得出线圈整体建模无法计算漏磁通在导体本身产生的涡流损耗,线圈单匝建模可以很好地反应实际工况。系统地介绍了变压器结构件杂散损耗传统测量方法以及分析了其缺陷,基于传统的测量方法介绍了一种新的测量方法,即采用实验模型总的损耗测量值减去实验模型中激励线圈损耗的精确计算值得出结构件中的损耗。多种激励条件下铜屏蔽中涡流损耗的计算值与测量值具有较好的一致性,从而验证了该方法的有效性。所得的结果、结论有助于电力变压器、平波电抗器等装置屏蔽结构的优化设计。     

无线充电用磁屏蔽材料

随着近代无线充电技术的兴起,无线充电设备中磁屏蔽材料受到了日益广泛的关注。磁屏蔽材料在无线充电系统中能够增强线圈感应磁场,具有较高的磁性收敛效果;同时屏蔽金属导体对线圈磁场的衰减干扰,防止磁能的损耗,提高充电效率。对MnZn铁氧体、NiZn铁氧体、非晶合金和纳米晶合金四种无线充电磁屏蔽材料进行了分类综述,简单介绍了各类材料的发展历程以及在磁感应式无线充电领域的应用情况。最后比较性能上的差异,提出无线充电磁屏蔽材料发展所面临的问题,分析了该领域未来发展的趋势。     

罗氏线圈磁屏蔽盒的设计与研究

罗氏线圈受制造工艺等因素限制,其测量精度易受外界磁场干扰。对此,基于罗氏线圈工作原理与磁干扰分析设计了一种全新的罗氏线圈磁屏蔽盒。在实验室环境下,应用全、半屏蔽盒于正常信号衰减测试、模拟相间工频干扰测试、铁心振动干扰测试,并借助Ansys Maxwell对磁屏蔽盒仿真,考虑屏蔽盒材料,半、全屏蔽盒对正常信号获取以及抗磁干扰中的影响,实验结果表明:在获取正常信号方面,低频电流下添加屏蔽盒后信号衰减较为明显,而在高频电流条件下添加屏蔽盒后信号衰减较小;同时,添加了屏蔽盒后抗磁干扰能力大幅提升。仿真结果表明全屏蔽盒屏蔽性能更优,磁屏蔽盒采用硅钢材料将进一步提升正常信号获取能力。文中设计的磁屏蔽盒可应用于测量高频电流,并可根据外界磁干扰选择全、半屏蔽盒,有效地改善罗氏线圈测量精度。     

HVDC中电力变压器非导磁构件谐波杂散损耗问题研究

为研究高压直流输电系统(HVDC)换流变压器中非导磁构件杂散损耗的分布,文中基于TEAMProblem 21基准族中的P21a-0的简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析,详细考察了不同激励下变压器中非导磁结构件杂散损耗的分布。针对不同频率的单一正弦激励和谐波激励,分别进行了详细的实验研究和数据分析。提出采用瞬态场法求解谐波磁场作用下非导磁钢板杂散损耗的实用措施,不同谐波磁场作用下非导磁钢板杂散损耗计算值与实验值具有较好的一致性。研究结果表明,在激励电流有效值相等的条件下,谐波电流含量越高非导磁钢板中涡流损耗越大;但是,谐波电流相位的变化不会对非导磁钢板中杂散损耗产生影响,这与导磁钢板的谐波磁损耗特性有明显差异。所得结果、结论有助于通过优化设计提高变压器的性能。     

开关电源集成磁元件线圈交流损耗机理及双电阻模型

本文根据开关电源集成磁元件的电路工作特征,将其线圈电流分解为变压器分量电流和电感器分量电流,从理论上论证了两分量在频域上的正交性,指出了集成磁元件的线圈交流损耗为变压器分量损耗和电感器分量损耗之和,建立了表征线圈交流损耗的双电阻新模型,应用于集成电感功能的变压器和集成变压器功能的电感,并采用有限元仿真软件分析了集成磁元件线圈损耗的特点     

电动汽车无线充电系统辐射及屏蔽问题研究

电动汽车无线充电技术因为具有便捷、智能等优势越来越受到关注,但其辐射过高等安全性问题仍有待解决。为研究电动汽车无线充电系统工作时辐射的分布及屏蔽问题,首先推导了串串型无线充电系统输出功率表达式,以及发射线圈和接收线圈电流的表达式,并通过MATLAB编程计算了在特定功率下发射线圈和接收线圈电流值。其次通过MATLAB/Simulink搭建上述无线充电系统模型,并得到发射线圈和接收线圈的电流仿真值,验证理论结果的正确性;以上述电流值修正结果为激励,搭建ANSYS Maxwell模型并仿真有无底盘屏蔽层存在时系统的参数差异,总结了底盘屏蔽层对系统的影响;最后,设计了新型屏蔽层,并通过仿真验证了新型屏蔽层的屏蔽效果。     

谐波激励下变压器铜屏蔽杂散损耗的计算和验证

通过参考IEC61378-2标准提供的换流变压器谐波损耗计算方法,得出计算变压器铜屏蔽杂散损耗的解析公式。基于P21~c-EM1简化模型,采用一种新的杂散损耗测量方法,即通过模型总损耗测量值减去模型激励线圈损耗的精确仿真值得到结构件中的损耗,以此作为实验值,对解析公式计算的结果进行验证。结果表明:铜板的基波损耗计算结果与实验值基本一致;基波叠加多次谐波激励下的铜板损耗与各次谐波单独激励下的铜板损耗之和大致相同;在激励电流频率相同的情况下,铜板杂散损耗与电流大小的平方满足一定的比例关系;在激励电流大小相同的情况下,铜板损耗与电流频率的0.8次方不满足IEC标准给出的频率特性。基于此,引入一个考虑磁场分布的修正因子对频率特性进行修正,通过修正结果与实验值的对比验证了修正因子的合理性。     

基于平波电抗器模型的交直流混合激励条件下硅钢叠片磁性能的模拟与验证

基于一种外叠片框式平波电抗器模型,研究了交直流混合激励条件下硅钢叠片结构的三维瞬态电磁分析方法,考察了叠片框中的局部磁通密度与线圈表面的法向漏磁。提出了一种适合于工程应用的交直流混合激励条件下叠片框的非均匀磁损耗的简化计算方法,该方法通过为划分的各个子区域赋予相应工况的损耗曲线来考虑叠片框中偏磁磁场分布不均匀导致的局部损耗差异。通过对比磁场以及损耗的计算结果与实验结果,证明了磁场分析方法与所提出的损耗计算方法的有效性。     

谐波激励下变压器结构件杂散损耗的模拟与验证

基于TEAM (testing electromagnetic analysis methods)Problem 21基准模型,从实验和仿真计算两方面系统地研究多谐波激励下变压器结构件杂散损耗建模与验证方法。考虑线圈涡流损耗的影响,提出一种基于实验更准确地确定结构件杂散损耗的改进方法。搭建硅钢叠片磁、损耗特性测量系统,基于测量数据建立多谐波激励下的损耗模型并予以验证。基于P21C-M1和P21C-EM1模型分别进行谐波激励下导磁和非导磁构件杂散损耗的数值模拟,磁场及损耗结果对比验证了方法的有效性。基于仿真及测量结果,分析谐波对杂散损耗的影响,得到谐波激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响。     

无线电能传输磁耦合系统损耗优化

在不含磁芯的无线电能传输WPT（wireless power transmission）系统中，由磁耦合系统引起的损耗是系统损耗的主要组成部分之一，而磁耦合系统的损耗由接收线圈、发射线圈的电阻以及流经收发线圈的电流所决定。结合串/串S/S（series/series）补偿拓扑无线电能传输的电路响应特性，分析磁耦合系统的线圈感量、线圈电阻与线圈匝数的关系，提出了根据发射、接收线圈电流工况调整收发线圈匝数的磁耦合系统线圈匝数组合优化设计方案。绕制3组不同匝数组合的收发线圈（含优化匝数组合及两组对照匝数组合线圈）用以验证优化方案的可行性。仿真及实验结果均表明：在相同工况下，优化组合方案的线圈总损耗均低于对照组，且整体样机的效率均高于对照组。     

交直流混合激励下变压器用叠片式磁构件杂散损耗问题的数值模拟及实验验证

基于TEAM-P21c基准模型深入研究交直流混合激励下变压器中叠片式磁构件杂散损耗的数值模拟及实验验证方法.考虑空载、负载条件下线圈损耗的差异,提出一种基于实验确定结构件杂散损耗的改进方法.搭建硅钢叠片磁特性、损耗特性测量系统,提出可考虑偏置磁场影响的铁损模型,并用于计算三维漏磁场激励下的叠片式磁构件的杂散损耗.通过磁场、损耗的仿真与实验结果对比,验证了该文方法的有效性.最终基于仿真及测量结果,分析了直流偏置磁场对杂散损耗的影响,得到了交直流混合激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响.