一种中压绝缘大功率中频变压器的优化设计方法

应用于光伏并网系统的中压绝缘大功率中频变压器（MFT）不仅要求其高低压侧绕组之间需要满足较大的绝缘间距,而且其内部也需要浇注隔热的绝缘材料。然而,这会导致MFT出现电磁干扰现象严重、散热困难等问题。针对这些问题,该文提出一种全面考虑铁心尺寸、绕组线径和绕组排布结构的MFT优化设计方法。该方法通过面积乘积（AP）法确定铁心体积,再通过自由变量扫描对MFT进行损耗最小化设计。基于有限元仿真软件,验证了该优化设计方法可使变压器漏电感减小及周围的电磁干扰区域缩小。最后,通过该优化设计方法设计一台200kW/30kHz的MFT,并制作了样机。通过理论和实验的对比,验证了优化设计方法的有效性和准确性。     

大功率中频三相变压器绕组和铁芯谐波损耗模型

基于磁耦合三相双有源全桥DC/DC变换器的固态变压器适合于大功率应用场合,精确预估其核心磁性元件—大功率中频三相变压器在非正弦电压激励下的绕组与铁芯损耗,研究不同工作模态、不同绕组联接方式下变压器损耗的变化趋势,对于固态变压器精细化设计至关重要。在对隔离式三相双有源全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上,建立Y-Y、Y-Δ和Δ-Δ型绕组联接方式下变换器的等效电路模型和相量图,采用基波分析方法推导出中频三相变压器绕组非正弦电流的谐波计算表达式,考虑各阶次谐波频率下集肤效应和邻近效应对交流电阻的影响,实现绕组损耗的计算。结合不同绕组联接方式下电压波形和移相控制方式,推导出六电平阶梯波和三电平阶梯波电压激励下的分段线性磁密波形表达式,结合各种修正的Steinmetz经验公式的简化解析计算式,计算出不同移相角下的铁芯损耗。针对5 kHz/15 kW纳米晶合金铁芯中频三相变压器模型,将该方法的计算结果与有限元仿真和实验测量结果对比,验证了该方法的有效性。     

大功率中频变压器研究综述

在交直流混合配网、电力机车牵引及工业特种电源等电能变换领域,大功率中频变压器作为关键设备,因其体积与功率密度优势得到了广泛应用。目前国内对中频变压器的建模与设计已接近国际先进水平,但在制造工艺方面仍有一定差距。介绍了大功率中频变压器的应用背景,并回顾了近年来国内外的样机研制工作;分章节阐述了中频变压器的损耗计算与优化,寄生参数建模与控制、干式中频变压器绝缘以及新型热管理技术;最后,对大功率中频变压器领域目前存在的挑战与热点问题作了总结。     

基于辅助绕组的中频变压器绕组交流电阻测量方法

在电力电子应用场合,为了校核中频变压器绕组损耗设计值,需要进行绕组交流电阻的精确提取。目前通常用阻抗分析仪、LCR参数测试仪等设备测量变压器短路阻抗以得到绕组交流电阻,但是仅能得到一次、二次绕组总的等效交流电阻,无法将一次、二次绕组的交流电阻分离。该文主要研究能够实现一次、二次绕组交流电阻分离的测量方法。首先建立变压器互感耦合模型,进行辅助绕组测量方法的误差分析,研究各绕组之间的耦合关系对阻抗测量结果的影响;进而提出对称耦合辅助绕组测量方法,开展2kW中频变压器样机在负载工况下的交流电阻在线测量实验,通过理论分析、有限元仿真及短路试验结果验证所提测量方法的准确性。     

大容量中频变压器绕组损耗计算与测试

大容量中频变压器是固态变压器的关键器件,具有电气隔离功能且功率密度和效率高。绕组交流电阻是其关键参数之一,而绕组损耗计算是其设计的难题。此处利用傅里叶分解和有限元方法给出不同电流波形下绕组交流电阻的计算结果,理论计算结果较好地与短路测试实验结果相吻合。     

中频变压器瞬态电磁场温度场耦合求解分析

基于中频变压器的磁耦合DC-DC变换器是实现大规模直流源互联、兆瓦级直流电压变换的核心设备。但是高功率密度、高频率会导致中频变压器的温升问题严重。针对非正弦激励下中频变压器的温度场精确计算问题,计及温度对纳米晶合金材料磁化和损耗特性的影响,采用瞬态电磁场–温度场间接耦合计算方法,对一台200kVA/10 kHz的纳米晶铁芯中频变压器在空载和短路条件下的铁芯损耗、绕组损耗、温度场进行计算。将仿真值与实验测量值进行对比。结果表明:采用间接耦合计算方法得到的铁芯损耗、绕组损耗、最高温升与测量值之间的相对误差分别为8.08%、0.63%、8.19%。最后采用上述方法计算了中频变压器在移相控制运行模态下的损耗和温升,为高功率密度中频变压器的结构设计和散热设计提供依据。     

基于WPF的变压器绕组模型的研究与开发

通过对变压器各类绕组结构特点的剖析,规划了绕组导体环模型层次结构及连接单元的基本元素。基于本文中的模型设计,以C#为编程语言及WPF为人机交互页面为工具开发了一套建模系统软件。     

中频变压器引起的尖峰电压分析

中频变压器在逆变器中起重要作用,也是引起开关工作时电路冲击响应的主要原因。本文针对ＰＷＭ逆变器,讨论、分析了中频变压器引起的关断尖峰电压,并通过实验验证了磁性材料对变压器性能的显著影响。     

整流变压器优化设计的研究

对整流变压器的优化数学模型进行了分析 ,并在此基础上对传统优化方法———循环遍数法做了改进 ,采用变量调整策略 ,提高了优化效率 ,成功地应用到所开发的整流变压器CAD软件中。     

配电站防盗优化设计研究

配电站作为电力系统控制核心点之一,处于电力控制中枢的末端,遍及区内各个角落。由于其数量众多、无人值守且基本没有配套断电检测系统,给管理和运行带来了困难,站内设备被盗事件时有发生。为了提高配网设备运行的安全性和可靠性,文中对配电站被盗情况及原因进行分析,对配电站防盗进行优化设计,提供优质的配电站设计方案。     

基于遗传算法的整流变压器的优化设计

提出了整流变压器优化设计的数学模型,对模型中约束因子的处理作了分析.利用遗传算法求解非线性规划问题的优势,将遗传算法用于求解整流变压器优化设计问题.采用基于码表的编码机制,有效地缩短了变量编码串的长度,提高了算法的搜索效率;对传统遗传算法的若干问题进行了分析和改进.优化数据表明,采用改进的遗传算法用于整流变压器的优化设计,能取得令人满意的结果.     

基于改进遗传算法的变压器铁心截面优化设计的研究

用一种改进遗传算法对变压器铁心截面进行了优化设计.优化结果表明,该算法是有效的.     

大功率、高压、高频变压器的串联优化设计

高频效应、损耗、散热和绝缘的合理设计是大功率开关电源变压器的设计难点。为此,提出了一种大功率、高压、高频开关电源变压器的串联优化设计模型。针对该模型,以流过理想化的双向矩形波电流波形为特例,从Dowell公式推导出了线圈最优层数与最优层厚的关系,并提出了一种等面积算法来将Dowell最优层数换算到圆导线线圈最优层数,进而可确定最优线圈高度。结果表明,串联设计保证了单机容量的增大,而优化设计使得高频效应和损耗达到要求。采用该模型设计,能够在整个变压器匝数已知的情况下,对线圈高度、线圈最优层厚和最优层数进行合理的计算和优化。     

变压器优化计算程序的设计

介绍了设计变压器优化计算程序的方法,并给出了程序的考核方法.     

旋转变压器封装模具优化设计

合理设计模具,是产品质量好坏的保证.针对带绕组的定子旋转变压器封装模具设计,本文通过Moldflow软件对模具结构进行优化设计,提高产品成型质量和合格率,缩短产品开发制造周期,降低生产制造成本.     

电力变压器优化设计系统构建

基于综合设计、类比设计、优化设计三种设计方式构建了电力变压器优化设计系统。分析了三种设计方式的特点和相互间的联系,并以工程数据库系统为支撑,实现了各设计模块之间的数据传递。将专家系统混合推理机制融合到综合设计模块中,并采用改进遗传算法实现了优化设计模块。三种设计方式配合使用,可以灵活、可靠地获得优化设计方案。并基于本文构建的软件系统对一台110kV三绕组电力变压器进行了类比设计、综合设计和优化设计,结果表明了该软件系统的有效性。     

电力变压器油箱应力研究与结构优化

本文中作者通过对电力变压器油箱应变的测量与仿真对比,研究了应力分布的特点,提出了对电力变压器油箱结构进行优化的方法。     

励磁变附件设计选型优化

根据生产现场发生的励磁变附属设备故障导致的励磁变异常运行案例,分析了励磁变用电流互感器及二次回路、温控器、冷却风机的设计选型存在的问题,并提出了相应的建议.