平面变压器中并联绕组的设计

在低压大电流DC-DC模块电源中，经常使用并联绕组。由于电磁场的高频效应 (集肤和邻近效应)，可能导致电流在各并联绕组层中不均分，产生较高的交流电阻。本文提出使电流在各并联层中均分的绕组布置方法。并通过有限元分析软件和实验证实了所提出的绕组布置方法的正确性和有效性。     

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

磁通对DC/DC变换器并联绕组损耗的影响分析

在低压大电流DC/DC高频模块电源中,为了减小绕组的高频涡流损耗,通常把厚绕组分割为薄绕组的并联。详细分析了把厚绕组分割为薄绕组的并联,由于在绝缘层处存在交变磁通,将在并联绕组之间产生环流,导致绕组损耗增大。随后对一层厚绕组分割成多层薄绕组的并联情况进行了电磁场有限元分析,结果表明分割的层数越多,电流在绕组中分布越不均匀,这和理论分析一致。最后用HP4284A阻抗测试仪测得厚度为0.1mm的五层并联薄绕组的交流电阻大于厚度为0.5mm的一层厚绕组,进一步证实了理论分析的正确性。     

平面变压器绕组交流损耗分析软件的开发

随着DC-DC变换器不断向高功率密度、低压和大电流方向发展，其中平面变压器的绕组往往要采用多层并联的结构。但并联绕组间的电流分配及损耗又取决于频率、绕组的布置及厚度。到目前为止在平面变压器绕组损耗分析方面还没有一套比较方便快捷的分析工具，鉴于此，我们建立了并联绕组涡流分布的数学模型，并开发了相应的分析工具，使设计者可以快速有效地分析和比较不同绕组布置方案的交流损耗，从而选择一种最优的设计方案。     

电力变压器设计与计算（19）

正4.3漏磁场引起的变压器附加损耗变压器的漏磁场在绕组导线里感应出电势,该电势作用下产生的电流,在各导线内部闭合,也在绕组各并联导线之间闭合;它与负载电流不同,并不流出绕组以外去。这就使得电流沿绕组导线横截面的分布及并联导线间电流分布变得不均匀了。此即所谓排挤效应,随着导线所处漏磁场位置的不同,电流排挤效应也不相同。     

三相交流电机扩大并联支路绕组降低谐波接线方法

绕组是构成电机的核心部件,电机依靠感应于绕组中的电势和通过的电流来产生电磁功率和电磁转矩,从而达到进行机电能量转换的目的。绕组的接线方式更直接影响电机的运行特性和经济性。槽电流与电机的容量、电压、并联支路数相关联,槽电流的大小直接影响电机的经济性及工艺性。绕组谐波含量是绕组性能的重要指标,绕组接线的一个重要研究方面就是降低谐波。本文提出的双层定子绕组扩大并联支路数降低谐波接线方法是:通过改变单元电机电势星形图中所选槽的位置,从而改变N-S极下构成各支路的单边绕组间的夹角,所构成的绕组可等效为每极每相槽数减半、相位相同的两套绕组。     

一种新的分段层式绕组换位方式

对于电抗器具有电流大、匝数少的特点，其绕组一般采用多根导线并联的分段层式绕制方法，而分段层式的换位方法一般采用每段每层分别完全换位，这种换位方法虽然可以达到完全换位的目的，但是大大降低了绕组绕制的效率。本文中作者针对该问题采用漏磁对导线产生的涡流进行了精确计算，优化了换位方法，以实际的电抗器作为计算实例，进行了详细的说明。     

基于场路耦合方法的变压器绕组环流损耗计算

对电力变压器低压大电流单螺旋绕组的环流损耗进行了计算及分析,开发了计算软件,计算了一台31 500kVA变压器的低压绕组中各并联支路电流,进而计算了环流损耗。     

交错布置对高频变压器绕组损耗的影响

随着磁性元件工作频率的提高,需要对高频变压器绕组进行优化设计.通过对变压器绕组不同布置方式的详细分析,得出交错布置的最优方案,并将此观点应用于绕组并联均流方案中,据此搭建新的变压器模型.利用有限元分析软件对模型进行数值仿真,其结果验证了模型绕组结构的合理性和可行性.     

电力变压器低压螺旋绕组导线换位结构下电流分布特性

在低压螺旋式绕组中采用换位结构未能完全消除绕组内环流,并联导线间的电流仍存在差异。分析换位结构下绕组电流分布特性是计算绕组短路电磁力的基础和前提。以往在计算短路电磁力时,往往忽略短路电流的分布特性。在考虑换位结构的基础上对两种110 k V变压器低压绕组的电流分布特性进行研究,发现低压绕组导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值最大可达8.67%。绕组结构变化引起的导线回路漏感抗差异是导致并联回路电流分布不均的主要原因。同时,计算获得了不同电流分布情况下低压绕组各线饼中导线受到的电磁力分布规律,发现电流分布不均匀程度越大,导线在换位前后电磁力改变量越大,最大可达5.9%。定义导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值为绕组电流分布不均匀系数,发现电流分布不均匀系数随高度hc、导线辐向宽度wc的增大而增大。通过比较了两种类型低压绕组中电磁力分布特点,对螺旋绕组结构设计提出了建议。该研究结果可为变压器设计过程中结构参数的选取和校核绕组短路稳定性提供参考。     

大型电力变压器低压侧绕组直流电阻测试新方法

介绍了测量大型变压器低压侧绕组直流电阻的几种方法,详述和分析了其测试过程和测量结果,并针对现有测量方法测量低压侧绕组直流电阻时的不足,综合助磁法和全压-恒流电源法,提出了基于这2种方法的一种新方法。在电路强制稳态的基础上,开始加全压(高压)以迅速提高线圈电流,缩短过渡过程,然后用恒流源稳定电流进行测量;助磁法是把高、低压绕组串联起来,通电流测量,由于高压绕组的匝数远比低压绕组匝数多,借助于高压绕组的励磁安匝数,用较小的电流就可使铁芯饱和,从而使绕组电感大为减小,以缩短测试时间,而达到快速测试的目的。     

无刷直流电动机非导通相电流拖尾的研究

分析了无刷直流电机的工作原理、三相绕组电压模型和电流模型,以及驱动器采用三相桥式逆变电路和单斩上管PWM控制方案.详细研究了该控制方案下非导通相电流拖尾的产生机理和反电势对电流拖尾的影响,得出了拖尾电流的数学表达式.指出了拖尾电流对电动机性能的影响,在增大电机输出功率同时也加剧了电磁转矩的脉动.仿真和实验结果证明了分析的正确性.     

开关电源高频功率平面变压器串并混联PCB线圈交流损耗模型

并联PCB线圈为高频大电流高功率密度开关电源平面变压器重要线圈结构之一,但其载流能力与线圈的设计、变化多端的连接方式以及工作条件等诸多因素有很大关系,必须通过建立线圈损耗模型才能够进行深入系统分析,并得到较优化的设计结果.基于由并联PCB线圈导体层所构成回路的电压平衡原理,结合涡流场场控方程建立了具有串并混联的长形与环形并联PCB线圈交流损耗解析模型.实验验证了交流损耗模型的正确性,并具有足够高的工程精度.     

基于饱和电抗器结构下的新型直流比较仪原理

在常规的可控饱和电抗器中增加检测绕组和反馈绕组构成一种新型直流比较仪,即它由4个绕组(检测绕组、激励绕组、直流绕组和反馈绕组)、环形磁心以及后续处理电路组成。利用电压源激励磁心,当直流偏磁磁势(即被测电流)不为0时,检测绕组的端电压是正负半波不对称的波形,研究得出,该电压的峰一峰值、总有效值以及正负半波有效值之差均与直流偏磁磁势(或被测电流)有关。利用正负半波有效值之差作为反馈控制的误差信号,并将该电压信号预处理之后,经过电压／电流变换,再由功率放大器扩流,最后送到反馈绕组中形成反方向直流磁势以平衡被测直流磁势,实现"零磁通状态",从而完成直流测量任务。仿真分析和实验结果均表明,该比较仪开环输出特性曲线不会出现虚假平衡点,因而控制可靠,仅含单磁心,结构简单,易于操作。     

Analysis of no-load characteristics of a bearingless inductionmotor

This paper presents the design and analysis of a bearingless squirrel cage induction motor. There are two sets of stator windings. The main winding is a four-pole arrangement, while the control winding is a two-pole type. The latter is utilized to produce radial forces on the rotor shaft. The two-pole winding currents are regulated by radial position sensors and control strategies in order to maintain the rotor shaft position near the air gap center. The voltage and current relationships of the two-pole windings were derived from the machine inductance model and equivalent circuits. The influences of the secondary rotor circuits were also taken into account. The theoretical values of current, voltage, and radial force were compared with experimental results. It was found that the two-pole windings need only about 2 percent of the voltampere (VA) requirements of the main motor windings     

Implementation of parallel zero‐voltage switching converter with series‐connected transformers

This paper presents a parallel zero‐voltage switching (ZVS) DC–DC converter with series‐connected transformers. In order to increase output power, two transformers connected in series are used in the proposed converter. Two buck‐type converters connected in parallel have the same switching devices. The primary windings of series‐connected transformers can achieve the balanced secondary winding currents. The current doubler rectifiers with ripple current cancellation are connected in parallel at the output side to reduce the current stress of the secondary winding. Thus, the current ripple on the output capacitor is reduced, and the size of the output choke and output capacitor are reduced. Only two switches are used in the proposed circuit instead of four switches in the conventional parallel ZVS converter to achieve ZVS and output current sharing. Therefore, the proposed converter has less power switches. The ZVS turn‐on is implemented during the commutation stage of two complementary switches such that the switching losses and thermal stresses on the semiconductors are reduced. Experimental results for a 528‐W (48 V/11 A) prototype are presented to prove the theoretical analysis and circuit performance. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Soft switching DC/DC converter with high voltage gain and less current ripple

A new soft switching three‐level converter with two DC/DC circuits in the primary side and current double rectifiers in the secondary side is presented to realize the zero‐voltage switching operation, reduce the transformer secondary winding turns and the output current ripple, and lessen the voltage rating of rectifier diodes. Two DC/DC pulse‐width modulation circuits sharing same power switches with interleaved half switching cycle are adopted in the proposed converter to reduce the current rating of transformer primary windings. Two inductors and four diodes are adopted in the secondary side to achieve current double rectifier, reduce output ripple current, and decrease the transformer secondary winding turns. Based on the pulse‐width modulation scheme, the power switchers can be turned on at zero‐voltage switching operation. Laboratory experiments with a 1.44 kW prototype are provided to verify the theoretical analysis. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.