轴式松耦合变压器的热行为特性及影响因素

松耦合变压器作为感应耦合式无线电能传输技术的核心部件,在电能传输过程中产生的热效应会使其温度迅速上升,从而影响其电气性能和使用寿命。针对轴式松耦合变压器的运行特点,研究了松耦合变压器内部温度的分布特征及其热行为的多个影响因素。首先建立了松耦合变压器基于互感结构的电路模型与磁场模型,而后建立了松耦合变压器的热模型,对其产热、散热过程进行分析,并在此基础上实现了基于有限元分析的电磁场-热场耦合;最后根据耦合结果对轴式松耦合变压器内部温度分布进行了分析,并研究了其稳定温升的影响因素。     

基于ICPT系统的新型旋转式变压器

旋转式非接触电能传输技术,基于电磁感应耦合定律,利用电力电子变换器和旋转变压器实现电能从静止端到旋转端非接触传输,从而取代导线、电刷和滑环,提高了供电的可靠性和安全性。针对以往罐式松耦合变压器在气隙较大的情况下耦合效果较差,提出了一种基于罐式变压器的改进结构,用串联（S拓扑）补偿系统提高能量传输效率。建立松耦合变压器的仿真模型,对新型松耦合变压器同罐形松耦合变压器进行对比分析。搭建实验平台,对新型松耦合变压器在大气隙条件下耦合效果进行验证。     

单相变压器在不同直流注入方式下的偏磁效应

利用时域场路耦合方法分析了不同直流注入方式对变压器交流励磁的影响,将变压器直流偏磁计算转换为场的耦合计算和路的耦合计算,用场模型计算动态电感,以路模型求解时域过程,通过计算耦合参数分析变压器电磁参数在直流扰动下的变化规律,对比了不同直流注入方式对变压器偏磁效应的影响。最后将仿真计算与实验结果对比,结果验证了理论分析的正确性。     

新型非接触变压器的磁路模型及其优化

在非接触电能传输系统中,变压器的耦合系数直接关系到系统的变换效率。为提高非接触变压器的耦合系数,同时减小其体积、质量,给出改进的变压器磁芯结构及绕组排列方法,并结合电磁场仿真结果,提出新型非接触变压器的磁路模型。根据耦合程度不同,将总磁通分为无耦合、部分耦合和全耦合3部分。基于变压器磁路模型和该磁通分类方法,给出各部分磁阻和变压器耦合系数的量化计算方法,并进一步给出变压器优化设计方法,提出边沿扩展平面U型磁芯结构。采用优化后的变压器结构,设计了35～60V输入、60W输出的非接触变换器。变压器耦合系数的计算结果和测试结果一致,证明了所提磁路模型及耦合系数计算方法的正确性。与采用PlanarE64磁芯相比,在10mm气隙条件下,变压器耦合系数可从0.53提高到0.6,磁芯质量从122g减小到60g,最高变换效率提高了约2.5%。     

新型非接触变压器的磁路模型及其优化

非接触电能传输系统中,变压器的耦合系数直接关系到系统的变换效率,而传统的提高变压器的耦合系数的方法多以牺牲其体积重量为代价。为了提高非接触变压器的耦合系数,同时减小其体积、重量,本文给出改进的变压器磁芯结构及绕组排列方法,并结合电磁场仿真结果,提出新型非接触变压器的磁路模型。根据耦合程度的不同,将总磁通分为三部分：无耦合,部分耦合和全耦合。基于变压器磁路模型和该磁通的分类方法,给出了各部分磁阻和变压器耦合系数的量化计算方法。并进一步给出变压器优化设计方法,提出了边沿扩展平面U型磁芯结构。采用优化后的变压器结构,完成了35-60V输入,60W输出的非接触变换器。变压器耦合系数计算结果和测试结果的一致性证明了所提磁路模型及耦合系数计算方法的正确性。与采用PlanarE64磁芯相比,在10mm气隙条件下,变压器耦合系数可从0.53提高到0.6,磁芯重量从122g减小到60g,最高变换效率提高了约2.5%。     

电力变压器绕组轴向振动稳定性分析

研究了变压器绕组的机电耦合振动稳定性问题,建立了变压器绕组轴向机电耦合的动力学模型。将变压器绕组的漏磁场简化成二维磁场,得到其解析解,采用机电耦合系统的Lagrange方程,分析得到变压器绕组机电耦合的非线性振动方程,以及简化的耦合振动方程。应用动力学理论分析载流的变压器绕组轴向振动的稳定性,得到了模型变压器绕组主要设计参数的稳定域和不稳定域,分析大电流引起变压器绕组失稳的机理。     

三相变压器模型分析及其对配电潮流的影响

建立详细的三相变压器模型对配电网分析至关重要.在所建立的变压器三相模型基础上,对比分析了相间磁耦合和励磁支路对模型的影响,讨论了零序参数和励磁支路参数的计算方法,并采用4节点配电网测试系统,详细分析了相间磁耦合、励磁支路对配电网三相潮流计算的影响.算例分析表明,在变压器模型中是否考虑相间磁耦合对潮流计算结果的影响较大,而且励磁支路产生的损耗不应忽略.     

非接触电能传输系统中松耦合变压器传输特性

非接触式电能传输作为一种新的电能传输技术,具有很好的应用前景,介绍了非接触式电能传输系统的组成和基本原理。松耦合变压器是非接触式电能传输系统的关键组成部分,建立了松耦合变压器的模型,分析了线圈电阻、耦合系数等参数对松耦合变压器传输特性的影响。     

非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计

松耦合变压器是非接触感应电能传输系统中的关键部分.在简要介绍松耦合变压器的基本结构和工作原理的基础上,提出了松耦合变压器的互感等效电路模型.根据松耦合变压器的特点,分析了铁芯材料、绕组位置、气隙大小对变压器耦合系数的影响.同时,针对原、副边漏感的特性,进一步讨论了变压器原、副边电路补偿问题.最后给出了非接触感应电能传输系统中松耦合变压器的耦合系数、网络补偿等几个重要参数的设计方案.     

统一潮流控制器中串联耦合变压器特性及仿真模型研究

根据UPFC系统中串联耦合变压器的功能,分析了其特殊的工作方式和特点,并给出了220 k V输电线路中串联耦合变压器的一种壳式结构方案。根据串联耦合变压器铁芯和绕组的空间几何结构,采用电路与磁路的对偶原理,将磁路模型转化为电路模型。考虑到硅钢片的非线性饱和特性,采用复数磁导率计及涡流效应,以非线性电感和电阻来等效硅钢片,分析了频率和磁导率对硅钢片等效参数的影响。基于磁路法提取漏感参数,建立了串联耦合变压器的仿真电路模型。在低压物理样机上进行空载合闸和三相不对称直流偏磁的试验与仿真计算,测量结果与计算结果基本吻合,表明了所建模型适用于串联耦合变压器暂态模拟与不对称直流偏磁特性的分析。     

错位条件下基于“感应盲点”分析的非接触变压器建模及优化

感应式无线电能传输系统中,非接触变压器存在错位等多种工况,引起耦合系数等参数大范围变化,影响系统特性。为了建立错位条件下非接触变压器的耦合系数模型,文中基于场路结合的分析方法,分析磁通耦合特性,给出了非接触变压器的"感应盲点"求解方法;并结合其耦合系数的变化规律,建立非接触变压器错位条件下耦合系数的计算模型。基于磁场分布的特点,进一步提出副边多绕组的新型非接触变压器结构。采用优化后的变压器结构,设计制作了60 W输出的非接触变换器,耦合系数的计算结果和实际测试结果一致,证明了所提"感应盲点"分析方法与耦合系数计算模型的正确性,验证了优化后的新型非接触变压器具有良好的错位自适应能力。     

不同冷却条件下干式变压器温升研究

为了研究不同冷却条件下干式变压器的温升,使用有限元的方法对变压器的温度分布进行计算。首先建立变压器的温度场-流体场耦合计算模型,根据变压器的产品出厂报告,推算出等效的计算模型热源荷载。然后分别对自然冷却和强迫风冷两种情况下的热-流耦合场进行计算求解,得到各个情况下铁心和变压器的温度分布情况。最终,比较分析两种不同冷却条件下的温升情况,从而得出冷却条件对变压器温升的影响情况。     

基于冻结磁导率的变压器漏感计算

文中建立了变压器的场-路耦合模型,采用棱边元建立离散插值函数,运用直接耦合法求解电磁场方程和电路方程,通过损耗分离实现对铁心损耗的计算.利用所得模型,对一台电力变压器的内部故障进行了仿真分析,仿真结果与实际值一致,证明了模型的有效性.仿真分析表明:内部故障同时受故障绕组匝数和位置的影响,其结果可作为分析变压器内部故障的理论依据.     

基于场路耦合模型与改进差分进化算法的电容隔直装置多目标优化配置

针对隔直装置运行特点,在变压器安装电容隔直装置后对邻近变压器中性点直流电流影响进行分析,提出一种基于场路耦合模型和改进差分进化算法的电容隔直装置多目标优化配置方法,建立变压器等效模型及土壤分层模型,将二者结合形成等效的场路耦合模型,利用有限元法求解各变压器中性点的直流电流。在保证每台变压器中性点直流均低于限值的条件下,以投入装置数量最少和全网变压器中性点直流总量最小为目标函数,建立优化配置模型。通过直流输电工程的仿真算例验证所提方法的有效性和优越性,抑制了直流偏磁现象并节约成本。     

轨地过渡电阻对电网地铁杂散电流分布影响分析

为研究轨地过渡电阻对电网中地铁杂散电流分布的影响,提出了在多层分区土壤下地铁与电网的杂散电流耦合模型以及交流电网模型。首先,基于实测土壤数据建立多层分区土壤模型,通过CDEGS软件建立贵阳市某地铁线路和片区电网耦合模型。然后,在考虑地铁列车运行工况的同时,仿真分析了轨地过渡电阻变化对地铁杂散电流和变压器中性点直流电流分布的影响。最后,结合实际电网参数,根据所提耦合模型变压器中性点流入电流的仿真结果设置外部直流电源输入,进而借助PSCAD/EMTDC软件构建贵阳市某片区电网杂散电流分布模型。仿真结果表明,轨地过渡电阻减小会增大变压器中性点、输电线路以及变压器励磁绕组中的杂散电流。     

直流偏磁下的变压器振动仿真与试验

针对变压器实际运行中经常会出现振动异常现象的问题,结合变压器铁心和绕组的振动机理,给出了变压器铁心和绕组所受电磁力方程和位移方程。利用COMSOL电磁场模块中的瞬态电流源建立电场模型,然后选择感应电流单元以电场模型计算结果作为激励源建立磁场模型,实现第一次电磁场的耦合建模。利用结构力学模块中实体应力应变部分建立结构力场模型,将电磁场耦合计算出的电磁力结果作为载荷加到力场模型中,实现第二次耦合,并最终得到发生直流偏磁时变压器内部磁通密度、机械应力分布、张力分布以及位移场分布的变化规律。通过搭建变压器振动试验平台,验证了铁心振动仿真模型、绕组振动仿真模型的正确性。     

大型变压器三维瞬态涡流场场路耦合模型

为分析变压器在端口电压约束下的电磁过程 ,本文研究了三维电磁场的场路耦合问题。根据A法和T法的各自特点 ,考虑变压器绕组的结构特点 ,引入外施电压的耦合 ,分别建立基于A法和基于T法的变压器三维场路耦合模型。将两种方法用于变压器绕组突发短路过程的计算 ,计算结果一致 ,但采用基于T法的三维场路耦合模型计算量小 ,非常适于涡流区所占比例较小的电磁设备的求解     

基于多线圈耦合的新型换流变压器仿真模型设计

为研究新型换流变压器正常运行、内外部故障、铁心饱和时的电磁暂态瞬变过程及电气量的变化规律、开发配套的新型换流变压器保护方案,有必要设计新型换流变压器仿真模型进行相关的研究。文章基于互相耦合的概念,建立了新型换流变压器的多线圈耦合模型,在此基础上,根据新型换流变压器特殊的接线方式,结合有限元仿真软件,采用Matlab里的多线圈耦合模块分别设计了正常状态和发生内部故障时的新型换流变压器仿真模型,并设计了非线性电感支路来模拟新型换流变压器铁心饱和特性,仿真结果证明了本文所建仿真模型的正确性。本文设计的新型换流变压器仿真模型物理概念清晰,设计过程简单,计算精度较高。该种仿真模型设计方法能用于实际工程中任意复杂多绕组变压器的正常状态、内外部故障以及励磁涌流仿真建模与分析。     

基于多物理场耦合方法的变压器绕组振动仿真与试验研究

为了研究电力变压器绕组的振动特性,针对S11-M-500/35型变压器,基于多物理场耦合仿真的方法,建立了电力变压器三维仿真模型,对电力变压器电场、磁场和结构力场进行耦合仿真.仿真得到变压器在一次侧通过额定负载电流的情况下,二次侧的电压、电流值,铁芯、绕组的磁场分布以及变压器器身的振动值.为了验证仿真模型的准确性,针对变压器样机进行额定负载试验,并测试变压器器身的振动信号.分析表明,仿真结果与试验数据吻合良好,为变压器的优化设计和故障诊断提供了依据.     

一起长圆绕组干式变压器噪声超标问题的分析与处理

建立了变压器场路耦合三维有限元模型,计算并分析了变压器漏磁场分布及绕组受力情况,对控制变压器噪声提出了具体措施。