高频变压器绕组损耗解析计算分析

高频变压器的绕组损耗是固态变压器整机功率密度与效率的一大决定因素。然而,不同绕组结构下绕组损耗的计算存在多种解析公式,精度随绕组空间结构变化,且部分解析公式存在漏写或错误;绕组导体的厚度最优选择也是一个关键问题。为了解决上述问题,分别讨论铜箔绕组、绝缘实心圆导线绕组和利兹线绕组3种导体绕组损耗的解析计算方法,并据此揭示绕组损耗与变压器工作频率、结构参数的关系,同时推导特定工作频率下的最优导体厚度。对适用于利兹线绕组的Bartoli公式与Tourkhani公式源文献中的错误进行修正,并根据实际工作条件简化Tourkhani公式。对于实心圆导线绕组,绕制2个样例变压器绕组,使用网络分析仪测量其交流电阻,分析不同绕组解析算法的计算误差。实验测量结果显示,改进Ferreira算法具有最小的计算误差,为高频变压器绕组的选型与效率优化提供参考。     

大容量高频变压器绕组损耗的计算与分析

应用有限元法对铜箔式10kW大容量高频变压器损耗进行分析,对不同绕组结构的变压器进行了损耗分析,得到了绕组交叉换位技术可减少大容量高频变压器损耗的结论,最后样机实验数据提供了有力的证明。利用绕组交叉换位技术设计开发的20kHz、10kW变压器效率最高可达99%。     

大容量电炉变压器绕组环流损耗计算

建立了电炉变压器漏磁计算模型,并用场路耦合的方法,推导出了环流损耗的计算公式,最后用C语言和VB语言编制了环流损耗的计算软件.     

基于三维涡流场模型的变压器结构件损耗计算

提出了一种基于三维涡流场模型的变压器结构件损耗精确计算方法,并以S9-1600/10/0.4型配电变压器为例和传统的损耗计算方法进行了对比。首先利用有限元软件(如Comsol等)计算变压器内部电磁场,获得变压器的外特性曲线,经数据拟合后得到变压器外特性曲线的一般表达式,由此计算变压器在不同功率因数和负载率下的负载电流,再将此负载电流作为三维涡流场模型中线圈的电流激励来计算变压器各结构件的损耗。该方法考虑了变压器实际负载电压随负载电流变化的因素,计算结果的精度更高,且能方便计算任意功率因数和负载率下的损耗值。仿真算例的计算结果表明,在功率因数较低和负载率较大时,该方法计算得到的结构件损耗值和未修正的传统计算方法得到的损耗值之间存在较大差异;在功率因数较大和负载率较小时,其差异不明显。因此,在精确计算变压器温度场和热点时应考虑这种差异。     

基于镜像法的变压器空心管型绕组损耗计算

随着变压器工作频率的提高,趋肤效应和邻近效应引起的绕组涡流损耗也随之提高.将空心管型绕组应用于中频变压器,不但可以提高绕组材料利用率,同时能改善变压器的散热效率.通常计算绕组损耗的模型有Dowell模型和Bessel函数模型,但由于空心管型绕组形状特殊,无法用上述模型计算.为了解决这一问题,提出了一种基于无穷级数的空心管型绕组涡流损耗计算方法,通过镜像法移除变压器磁心对窗口磁场分布的影响,得到空心管型绕组变压器绕组涡流损耗的计算方法.理论分析计算和有限元模型的仿真比较,验证了理论分析的可行性.     

LLC平面变压器绕组损耗与漏感改进有限元计算方法

有限元法常被用于平面变压器绕组损耗、漏感等参数的精准计算。然而,受到计算与存储成本的限制,在设计周期较为紧张的条件下,可精确计算的设计方案数量有限,增加了将局部最优点选为最终设计方案的风险。为缩减有限元法的计算与存储成本,该文针对有限元法资源占用较大的线性方程组构建与求解这一过程进行改进。首先,通过分析平面变压器磁场强度分布规律,依据边缘效应影响强弱,将求解区域划分为强边缘效应区域与弱边缘效应区域;其次,引入更为契合弱边缘效应区域的一维线性单元,从而减少描述求解域场量的节点数与单元数,进而减少线性方程组系数矩阵阶数,达到节约计算与存储资源的目的;再次,通过调节相邻单元节点分布规律,解决由于引入一维线性单元而产生的单元兼容、系数矩阵构建等问题;最后,搭建平面变压器模型,通过对比绕组损耗、漏感的实验值与计算值以及对比该文方法与有限元法计算、存储成本,验证了该文方法的有效性。     

变压器铁芯三维非线性涡流及其损耗的分析计算

本文采用有限元法和二次细分扩大计算方法,研究变压器铁芯内三非线性涡流的计算,并以Ｓ７－６３０／１０型变压器为例,分析计算了铁芯涡流场及铁芯损耗,且与实测值进行了比较 。     

基于辅助绕组的高频变压器绕组损耗测量方法

绕组损耗测量是目前大功率高频变压器（HFT）建模与设计中的难点,高精度的绕组损耗测量方法是校验绕组损耗理论研究正确性、提高建模与仿真精度的重要手段。目前广泛采用的短路阻抗测量方法的精度随测量频率的升高而降低,并不适用于HFT。借助辅助绕组（AW）提供额外测量节点是提高绕组损耗测量精度的有效措施。首先建立包含AW杂散参数的等效电路模型,基于该模型的分析结果表明,AW与被测绕组（WUT）之间漏感及耦合电容决定了绕组损耗测量频率范围及精度。提出一种考虑耦合电容的绕组电阻测量校正方法,降低耦合电容的影响,保证了高频下的测量精度。采用利兹线绕组中单股线作为AW以及AW与WUT之间的漏感被降至极低水平,扩展了测量频率范围,同时降低了工程实践难度。通过对一台100kV·A HFT样机绕组参数的测量,验证了电路模型和校正方法的有效性,并实现了1MHz频率下绕组交流电阻的有效测量。     

考虑集肤效应和邻近效应的变压器绕组谐波损耗计算及实验研究

基于国内外现有变压器谐波模型发展情况及其适用范围的局限性,以进一步精确量化变压器绕组谐波损耗为目的,建立了绕组谐波损耗模型。该模型综合考虑谐波情况下集肤效应、邻近效应对绕组的影响,基于电磁场原理分析绕组电阻参数畸变特性。进行了各次谐波电流下的绕组电阻测量实验,将实验测量值、传统模型计算值与该模型计算值进行对比,结果证明该模型提高了计算精度,使得变压器绕组损耗计算更加精确。最后基于实验测量值,建立了变压器绕组谐波电阻工程实用模型,对工程计算具有一定的指导价值。     

用绕组直流电阻计算变压器功率损耗

介绍了测量变压器绕组直流电阻的目的，如何将Ｙ／△接线绕组的“线间电阻”换算成“相电阻”以及用直线电阻计算变压器的功率损耗。     

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。     

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。     

基于有限元法的高频变压器漏电感和绕组损耗计算与分析

高频变压器绕组结构和排布方式对漏电感与绕组损耗的影响很大,明确不同绕组结构和排布方式对漏电感和绕组损耗的影响,对于高频变压器大规模优化设计至关重要。基于有限元分析方法,本文研究了无交叉换位、部分交叉换位和完全交叉换位方式,以及绕组层数对宽频区间内漏电感、绕组损耗的影响规律。结果表明,导体内高频涡流效应造成漏电感和交流电阻存在频变特性;交叉换位程度越高,漏电感和绕组损耗的降低越明显;控制绕组总匝数保持不变的情况下,降低绕组层数可以显著降低漏电感和绕组损耗。最后提出了高频变压器漏电感和绕组损耗的控制方法,该方法对于高频变压器的优化设计具有一定的指导意义。     

干式变压器箔式绕组损耗及温升数值计算与分析

本文中作者针对1000kVA干式电力变压器,建立了二维电磁计算仿真模型,并通过二维模型计算出箔式绕组额定工况下的电流密度分布,对低压箔式绕组的温度场进行了仿真计算与分析。     

大型同步发电机励磁变压器的绕组损耗计算

分析了大型同步发电机励磁用的整流变压器的谐波含量,推导了一种在整流变压器绕组中各层线圈采用不同尺寸的并绕导线情况下,考虑涡流去磁作用的绕组涡流损耗所计算方法。文中还对谐波损耗计算的截断误差进行了理论分析,确定了谐波损耗所需计算的最少谐波次数。     

基于有限元分析的电力变压器绕组故障诊断

电力变压器绕组故障诊断是保证电力变压器安全运行的关键技术。文中通过建立变压器有限元模型和高频等值电路模型,提出了基于"结构参数—电气参数—试验结果"诊断思路的变压器绕组故障诊断方法,可以有效提高电力变压器绕组故障诊断的可靠性。文中基于Ansoft Maxwell仿真平台建立变压器三维有限元模型,计算了变压器主要电气参数(对地电容、饼间电容等),分析了不同故障类型及故障程度下电气参数的变化。运用求解的电气参数搭建了高频等值电路模型,并由高频等值电路模型仿真对应试验结果。文中以轴向位移故障为例,仿真了不同轴向位移程度下变压器的频率响应试验曲线。建立了200~250 k Hz频率带上频率响应试验结果变化与轴向位移故障程度的拟合函数关系,通过该特征频率带上谐振峰的变化可以实现对轴向位移故障程度的诊断。提出的故障诊断方法为实现通过试验结果直接诊断变压器故障类型及其程度提供了参考。     

变压器绕组损坏事故分析与有限元计算验证

1变压器绕组损坏情况2017年4月24日,某220kV变电站66kV线路遭受雷击,距离I段、过流I段保护动作,重合成功;#1主变大差、小差比率差动保护动作,退出运行。该主变1996年投运,型号为SFPSZ9-180000/220,本次故障前,共遭受66kV短路冲击6次。     

基于有限元法的高频变压器绕组损耗研究

变压器损耗是影响变压器运行性能的重要因素。在高频效应下,邻近效应与集肤效应会增加变压器绕组损耗。文章基于高频变压器绕组的三维模型,在考虑邻近效应与集肤效应的基础上,应用有限元法对变压器绕组中的涡流效应进行仿真计算。通过计算得出了改变绕组布局可以有减少绕组损耗的结论。并得到了不同绕组布局下,绕组损耗随频率、绕组厚度以及层间距的变化趋势。     

高频平面变压器绕组损耗分析及参数优化设计

本文针对高频电源变换技术的需求,分析了高频工作条件下,铜箔绕组的交流阻抗、结构参数、绕制方式对平面变压器损耗的影响,研究了并联绕组结构的损耗特征及影响因素。根据研究和仿真分析结果,提出了高频工作条件下,几种低损耗平面变压器绕组的结构优化设计方案,并进行了Maxwell 3D仿真对比分析。还完成了高频平面变压器样机研制,最后进行了变压器的参数测试及分析,和相应的电源变换模块带载试验,得到了效率最高、温升最低及变化最平稳的平面变压器绕组设计方案,结果表明并联绕组交叉结构能够减小变压器高频损耗、降低温升、提高效率。