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。     

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.     

复杂激励条件下变压器结构件杂散损耗的测量方法

复杂激励条件下,变压器绕组引起的漏磁场在结构件中会产生杂散损耗造成局部过热,严重时会产生运行事故,对结构件杂散损耗的精准测量方法以及采取有效措施降低损耗已经成为变压器结构设计和优化中备受关注的问题。基于TM21实验模型,提出一种将实验测量和仿真精准计算相结合的办法对复杂激励条件下变压器结构件杂散损耗的测量方法。该方法可以为变压器及平波电抗器类产品设计与优化提供有效帮助。     

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。     

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。     

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。     

基于漏磁通补偿的导磁钢板直流偏磁杂散损耗特性模拟

为了研究电力变压器内部由导磁钢板(Q235B)组成的结构件(如铁心拉板、变压器油箱等)在直流偏磁工作状态下的杂散损耗特性。本文提出了一种基于漏磁通补偿的杂散损耗模拟方法,设计和研制了相关的实验模型,并进行了详细地实验研究和对比分析。重点考察不同程度的直流偏磁激励下导磁钢板的杂散损耗和漏磁通分布,研究交流激励和直流激励之间的交叉作用对杂散损耗特性的影响。通过详细地模型实验研究,分别获得了电力变压器内由导磁钢板组成的结构件在标准的正弦激励作用和直流偏置激励作用时的杂散损耗和漏磁通的分布情况并进行了对比分析。所得实验数据、结果和结论可为电力变压器的电磁设计和优化提供参考,具有一定的工程实用价值。     

纯电动客车用高速永磁轮边电机损耗分析方法研究

针对纯电动客车用高速永磁轮边电机进行损耗分析方法研究。通过有限元模型对定子齿部、轭部以及转子铁耗进行计算,分别对不同工况下的电磁损耗进行分析,并考虑非正弦激励的影响,建立电磁损耗计算模型。通过设计损耗分离实验,利用无磁体转子电机分离机械损耗与空载铁耗,并对机械、杂散损耗分别建模,完善全工况点电机损耗计算模型。通过样机实验验证,该方法能够对同平台电机损耗进行准确分析。     

大型变压器屏蔽涡流场中杂散损耗的研究

主要研究在大型变压器设计中如何通过加入磁屏蔽和电磁屏蔽结构来有效地减少杂散损耗,同时,为了简化结构并且还要切中杂散损耗的基本特征,建立了两组基于工程的基准屏蔽模型,这两组模型用来定量地研究通过加入屏蔽构件来有效地降低杂散损耗及模拟典型屏蔽的电磁行为,同时也可以验证使用的电磁分析方法的实用性和有效性。     

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。     

不同激励条件对铁氧体磁心损耗的影响

在软磁器件的设计中,磁心损耗的计算是设计人员的重要工作内容.在不同的激励条件下,磁芯的损耗也不同.综合介绍了直流偏置,矩形波激励和方渡激励务件下铁氧体磁心损耗模型.在有直流偏置的正弦波激励下,铁氧体磁心损耗会增大.在不同激励条件下通过对经典斯坦麦茨(Steinmetz)公式进行修正后其计算结果更符合实际情况.     

空心电抗器的复合被动屏蔽结构的电磁性能分析

针对空心电抗器的漏磁场问题,通过加装多层复合式磁屏蔽装置,对空心电抗器进行磁场屏蔽,以减少目标区域内的磁场强度,达到保护目标区域内操作人员健康和设备安全的目的。在一定频率范围的正弦电流激励下,利用坡印亭定律和麦克斯韦方程推算出空心电抗器屏蔽体涡流损耗和目标观测点的屏蔽效能解析计算公式,并在涡流场中求解不同结构磁屏蔽体各层的涡流损耗和目标区域内观测点的屏蔽效能,并利用有限元仿真,对不同结构磁屏蔽的电磁性能进行评估,从而为复合式被动磁场屏蔽设计提供相应的建议和参考。     

新型混合型磁控电抗器的特性研究

针对传统磁控电抗器功率损耗大,谐波电流含量高的特点,设计了一种新型混合型磁控电抗器,该混合型磁控电抗器采用磁阀式可控电抗器与不饱和铁芯电抗器线圈串联技术,中间柱不饱和铁芯上流过的交流磁通为两个边柱铁芯交流磁通之和,磁阀式可控电抗器的直流磁通不流过中间柱铁芯.该结构可以大大减小磁阀式电抗器的线圈匝数,从而减小磁控电抗器的...     

并联电池模块用磁性元件优化设计

为了有效地利用有限的占用蓄电池电能,直流变换模块的电能转换效率成为直流模块认证的关键参数之一。直流模块的能量损耗主要集中在功率开关管、磁性元件、整流管三方面。其中磁性元件的设计方式决定了变换器的转换效率,在提高模块效率方面起着关键作用。本文从磁性器件的几个关键设计点进行分析,实现了变换器的最高电能转换效率。     

Evaluation of Power Losses in a Boost PFC Unit by Temperature Measurements

High power conversion efficiency is an important requirement of the front-end power-factor-corrected (PFC) boost rectifier that is used in shaping the ac input current in a typical modern switch-mode power supply. A reasonably accurate estimate of the power losses in individual components is essential in order to improve the efficiency of the PFC rectifier. In this paper, difficulties in the measurement of individual component power losses with particular reference to an ac-dc converter are brought out. A method of loss evaluation by measurement of temperatures of individual components and surrounding ambient is presented. Experimental results that are carried out on the front-end boost PFC rectifier of a commercial ac-dc converter are presented to validate the loss estimation method.     

Zum Einfluß der Streufeldkopplung auf die magnetischen Eigenschaften und den Wirkungsgrad handelsüblicher Transformatorkerne aus kornorientierten Silizium-Eisen-Elektroblechen

Übersicht Aus einem vergleichenden Überblick über die wesentlichen Streufeldquellen eines M-Schnitt-Bleches aus kornorientiertem Silizium-Eisen folgt, daß nur das Luftspaltfeld einen merklichen Anteil zur Streufeldkopplung liefern kann. Der Einfluß dieses Luftspalt-Streufeldes auf die Magnetisierungsstruktur und den Ummagnetisierungsvorgang in einer benachbarten Blechlage wird untersucht. Aus einer Diskussion der abschirmenden Wirkung des benachbarten Bleches in Abhängigkeit von der Aussteuerung folgen Aussagen über den Einfluß der Streufeldkopplung auf die Energieverluste und den Wirkungsgrad des kompletten Transformatorkernes aus mehreren Blechlagen und Vorschläge zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Spannungswandlung.

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On the influence of stray-field coupling on the magnetic properties and the efficiency of commercial transformer cores made from grain oriented silicon-iron sheets

Contents From a survey of the important stray-field sources of a grain oriented M-shaped silicon-iron sheet follows that only the stray field at the air gap can give a remarkable contribution to the stray-field coupling. The influence of this air-gap stray fields on the magnetization structure and the magnetization reversal of a neighbouring sheet is investigated. From the shielding effect of the neighbouring sheet in dependence on the excitation in an applied field some statements concerning the influence of the stray-field coupling on the energy loss and the efficiency of the complete transformer core consisting of several sheets are derived and some proposals for the improvement of the efficiency during voltage transformation are given.

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Die Verfasser danken Herrn Prof. Dr. Wilfried Hampe für viele hilfreiche Anregungen und stete Unterstützung.     

柔性直流换流站短路工况下直流场磁场计算建模及预测分析

对于安装有混合式直流断路器的柔性直流换流站,直流断路器分断故障电流速度快、内部换流时间短,由故障电流引发的磁场对直流场内二次设备的电磁影响尚不清楚。建立了混合式直流断路器分时段多路径的磁场计算模型,以及平波电抗器、直流母线的磁场计算模型,预测了直流侧发生双极短路故障时定海换流站和张北换流站直流场内二次设备处的磁场,获得了直流场磁场分布规律。计算结果表明：定海换流站和张北换流站直流场现有的二次设备处磁场强度峰值可能达到883 A/m和362 A/m;磁场强度峰值出现在故障电流达到峰值或直流断路器第二次换流阶段;直流场平波电抗器附近和母线布置较多的地方磁场较大。计算结果可为二次设备抗扰度考核和电气设备布置提供参考。     

特高压户内直流场设计研究

在I、II 级污秽等级的站址环境下, 瓷质外绝缘单个支柱绝缘子、套管以及其他瓷质类设备难以满足户外要求; 研发阶段的合成外绝缘设备由于其机械强度以及伞裙外形生产受限, 仅能适应I 级污区, 但合成穿墙套管能适应II 级污区的户外要求。直流滤波器高压电容器塔和干式平波电抗器的外绝缘是通过外部多个并联支柱绝缘子或悬吊绝缘子来实现, 可适应户外要求。户内直流场推荐直流滤波器高压电容器塔、干式平波电抗器和其他800 kV 的极线设备均布置在户内。