考虑中频变压器非理想几何结构的通用漏感解析模型

中频变压器非理想几何结构引起的畸变磁场对漏感解析计算精度有较大影响,进而影响变压器设计及变换器运行特性和效率特性。首先针对副边绕组为非理想几何结构的漏感解析计算问题,基于叠加定理和洛氏高度等效方法,将传统只考虑纵向漏磁场的一维模型,改进为综合考虑纵向和横向漏磁场的二维模型,显著提升计算精度,并依据此模型提出一种通用漏感优化方法。进一步,针对原副边均为非理想几何结构情况,引入洛氏叠加区域,将原副边非正交且耦合的横向漏磁场能量考虑在内,提出一种计及中频变压器非理想几何因素的通用解析模型,计算误差在7.5%以下。仿真和实验验证了模型的准确性和通用性。     

中频圆导线变压器漏感的精确解析计算

中频变压器作为反激直流变换器的核心部件,变压器漏感过大时产生的尖峰电压对开关器件的影响是不可忽视的.另外在谐振直流变换器中,变压器漏感需要与谐振电容、频率匹配才能使电路达到理想工作状态.因此,在设计直流变换器时,对变压器漏感进行精确的计算变得尤为重要.现有计算漏感的数值法无法灵活地运用于变压器设计中,解析法得到广泛的推广.目前中频圆导线变压器漏感的解析计算法大多基于面积等效法,但是等效后会使变压器窗口处绝缘区域面积偏大,漏感计算结果不够准确.另外也有对中频圆导线的频率效应进行直接分析,但忽略了匝间的不规则空隙,导致漏感计算结果偏小.为此,该文提出一种更加精确的漏感解析计算方法,不仅对圆导线的频率效应进行分析,而且考虑了匝间不规则空隙,以提高漏感的解析计算精度.最后基于搭建的变压器样机进行实验,验证了所提方法的正确性和有效性.     

高频变压器漏感计算方法及优化设计研究

在电力电子变压器应用中,高频变压器漏感对所连接变换器的电压、电流应力及整个装置的性能具有重要影响,因此准确计算与设计高频变压器的漏感显得尤为重要。为了更准确地计算高频变压器漏感,此处考虑高频变压器实际绕线工艺,提出一种新的漏感解析方法,该方法结合了理论解析计算和实际高频变压器绕线结构,通过有限元仿真和实测,验证了该计算方法的有效性。在此分析了频率变化对漏感的影响,可将计算过程进一步简化,节省计算时间。研究了绕组匝数、绕组高度以及高低压绕组之间的绝缘距离等因素对高频变压器漏感的影响,为高频变压器优化设计提供理论依据。     

考虑漏磁特性的变压器电磁干扰特性模型

变压器是隔离型功率变换器电磁干扰(EMI)噪声传输的关键器件。针对先期建立的变压器三电容容性EMI噪声特性模型在评估小匝比变压器及高频噪声时误差增大的现象,首先分析高频下变压器漏磁对噪声电压分布的影响,然后补充变压器二次侧耦合噪声对电磁噪声的影响情况,对比总结不同匝比结构对变压器噪声影响因素,在此基础上提出考虑漏磁特性的变压器EMI特性模型。通过能反映变压器二端口特性的参数测量评估方法进行实验评估,实验和仿真结果验证了理论分析和模型的正确性。     

基于“场-路”耦合有限元分析法的变压器短路电抗仿真的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元仿真模型,利用"磁-路"耦合的方法对变压器的漏磁场和漏感参数进行了计算,分析了绕组变形位置与变压器漏磁场之间的关系,并与在模型变压器上的实验结果进行了对比,结果表明:绕组内部发生匝间短路故障时,在径向中部的匝间短路对漏磁场的影响较大,而在轴向中层绕组的匝间短路对漏磁场的影响较小。研究成果对于指导短路电抗法的现场应用和绕组故障的检测提供了一定的理论依据。     

基于开关瞬态波形提取高频隔离变压器漏感参数

双有源桥(DAB)DC-DC变换器中的高频隔离变压器是电能路由器的核心器件之一,在整个系统中承担着电气隔离、电压变换和功率双向传输的功能,对高频隔离变压器的漏感参数进行精确提取具有重要意义。而基于传统变压器实验的漏感测量方法不能很好地匹配变压器的实际工作波形,为此,提出一种基于DAB移相控制实验的提取漏感方法。基于该方法,在不同的工作频率和电压条件下,对待测变压器进行了多组实验,实验结果证明了该方法的有效性。最后分析总结了变压器漏感和工作频率、电压幅值、移相比等因素的变化关系。     

应用于功率变换器的多绕组高频变压器模型

实施功率变换器的电路仿真时需要较精确的多绕组高频变压器等效电路模型.传统的多绕组变压器星形模型不仅存在负漏感导致的振荡问题,而且其在仿真暂态问题时存在精度较差的问题.基于对偶原理的多绕组变压器模型在仿真暂态时可以更准确,但其拓扑复杂,很难根据端口测量信息确定模型参数.该文利用数值仿真的方法分析多绕组变压器的磁场分布,研究存在交替绕制的复杂绕组结构下多绕组高频变压器的对偶电路模型及其参数的确定方法.提出利用磁路中各磁阻的磁场能量和磁通确定非线性电感的方法,使复杂模型拓扑不受端口测量信息的限制.通过施加多幅值的激励电流来确定磁路中的非线性磁阻,然后通过转换得到非线性电感.最后,将等效电路模型与多边形模型和实验结果进行比较,验证了模型的准确性.     

梳状电场屏蔽体高频电磁场屏蔽特性分析与应用

开关电源中常用铜箔对磁性元件进行屏蔽以减小磁件与大地之间的电场耦合从而减小传导共模EMI发射。分析了传统全铜箔电场屏蔽体能有效屏蔽电场,但同时由于涡流效应也会影响高频磁场的分布,从而带来额外的涡流损耗和磁件电磁参数的变化,因此不适用于功率变换器中某些仅需要屏蔽电场但又不能屏蔽高频磁场的场合。提出的梳状电场屏蔽体结构具有只屏蔽电场,而不屏蔽高频磁场的特性,同时还能显著减低屏蔽体的临近效应涡流损耗。通过仿真分析了梳状屏蔽体结构参数对电场和高频磁场的影响。最后结合梳状屏蔽体在LLC集成漏感变压器中的应用验证了其实际有效性和可行性。     

单相高频链逆变器的一种软换流实现策略

单相高频链逆变器电路结构由高频逆变器、高频变压器及周波变换器构成,能实现能量双向流动及隔离功率变换,从而被广泛研究。基于全桥全波式电路拓扑提出一种解结耦单极性移相控制策略,在不增添电路结构复杂性的前提下,无需借助功率管的重叠换流,即可实现周波变换器中所有功率管的零电压开关(ZVS)、变压器漏感中能量的回馈及滤波电感电流的自然换流。实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

基于等效励磁电感波形相似度的变压器绕组轻微故障检测方法研究

针对大型电力变压器绕组轻微匝间短路故障、匝间电弧放电故障在线检测困难的情况,文中提出了基于等效励磁电感波形相似度的变压器绕组轻微故障的检测方法。通过分析等效励磁电感在变压器不同工况下的特征,利用Hausdorff距离量化等效励磁电感在不同工况下波形之间的差异。与此同时,为了消除等效励磁电感的测量误差,使用小波熵阈值滤波方法对数据进行预处理,并利用余弦多项式分解重构信号的方法消除等效励磁电感的零点误差,提高了等效励磁电感的计算精度。最后搭建了变压器绕组轻微匝间故障、绕组电弧故障的仿真模型,对所提出的方法进行了仿真验证,仿真结果表明,该方案能够可靠的识别变压器绕组的轻微匝间故障和匝间电弧放电故障。     

基于高频变压器一维模型漏感产生与减少研究

通过反激变换器的拓扑结构图与等效模型得到高频变压器漏感变化对开关管耐压的影响,并以平面卧式变压器为例建立一维模型,且进行了高频变压器漏感定量计算和研究,阐述了高频变压器漏感的危害。从高频变压器的一维模型出发,通过建立匝间距离ha、透入深度δ、线圈窗口在X轴上的宽度w等因素的数学表达式,利用关系曲线确定出影响高频变压器漏感大小主要因素。经过实验与研究分析,提出了增大绕组宽度、增大绕组高宽比、增加绕组之间的耦合程度新的减少高频变压器漏感的方法,实现了减少高频变压器漏感的目的,并以实验验证了该方法的可行性。     

高频变压器漏电感简化计算方法

绕组高频效应使高频变压器漏感参数具有复杂的频变特性.但传统算法并未考虑漏磁的频变特性导致计算精度较差,而现代计算方法单纯地套用Dowell公式,并且没有考虑不同绕组结构的漏磁分布特性,导致公式通用性较低,在实际工程中难以使用.本文在对高频变压器实际漏磁分布模型分析的基础上,提出一种高频漏磁分布等效变换模型,并基于磁链分...     

基于支持向量机和有限元分析的变压器绕组变形分类方法EI北大核心CSCD

电力变压器绕组变形导致内部匝间故障的事故率已升至首位,成为影响变压器安全稳定运行的重要因素。变压器运行过程中绕组变形导致绕组漏磁场发生变化,进而引起漏感参数发生变化。该文根据这一基本特征,研究绕组参数和变形程度之间的关系,利用有限元模型计算变压器的磁场能量和电感参数,采用工程计算法对该模型的正确性进行校验,继而提出利用支持向量机模型对绕组变形进行分类,并通过优化的网格搜索法对参数进行优化。仿真结果表明,所提方法具有较高的分类准确度,适用于变压器绕组变形的在线监测。     

高频变压器漏电感参数灵敏度分析及其半经验模型

为解决高频变压器绕组端部磁场强度水平分量造成的漏电感参数低估问题,提出了一种考虑端部效应的漏电感参数半经验计算方法.首先研究了高频变压器漏磁场能量对变压器铁心窗口区域各个几何结构参数的灵敏度,确定了漏电感参数的决定性影响因子;然后结合解析计算与数值计算方法,通过对20592次参数化有限元计算结果进行拟合,得到了高频变压器漏电感参数的半经验计算模型;最后通过调整每层的填充率将半经验模型推广到非连续导体的绕组,如矩形、方形等.该模型便于写入变压器设计程序,在变压器设计环节实现对漏电感参数的精确控制,各个参数较宽的取值范围保证了该模型具有广泛的适用性.将该模型的计算结果与现有解析公式以及实验测量结果进行对比,验证了该模型的有效性.     

一种基于ALO算法的高频饼式变压器优化设计

此处提出一种基于蚁狮优化(ALO)遗传算法的高频变压器设计方案.为实现LLC电路磁集成设计,提出饼式结构变压器漏感计算方法.在满足漏感、温升、效率与功率密度多目标条件下进行优化设计,并充分考虑 了绝缘间距对结构的影响,详细计算了因高频趋肤效应与邻近效应导致的额外铜损.给出了变压器优化设计的流程与漏感计算方法,搭建了 800V/800V,30kVA的实验样机,通过有限元仿真和实验测试结果验证了所设计变压器漏感计算方法的准确性.     

一种新型交错并联ZVS电流型推挽变换器

电流型推挽变换器适用于低压输入高压输出场合,但传统拓扑结构功率管工作在硬开关状态,开关损耗大、电压应力高,所需变压器匝比大。文中提出了一种新型的交错并联零电压开关(ZVS)电流型推挽变换器。所提出结构在传统拓扑基础上只需增加一个简单的箝位支路即可实现所有功率管的ZVS开通,箝位电路可有效吸收变压器漏感能量,输入并联输出串联结构可以减小原边功率管的电流应力、副边二极管的电压应力、滤波器的大小及变压器匝比。文中详细讨论了所提出变换器的工作原理、关键设计,搭建了一台800 W原理样机验证了所提拓扑的有效性。     

一种考虑频变特性的大容量高频变压器漏电感解析计算方法

绕组高频涡流效应对大容量高频变压器漏电感的影响很大,但目前还缺少计及漏感频变特性的有效解析计算方法。该文在对高频变压器漏感频变特性的产生机理和组成部分进行分析的基础上,提出一种新的考虑频变特性的漏电感解析计算方法。设计制作了一台4.5k Hz、5k VA非晶合金磁芯高频变压器试验模型,将该文方法的计算结果与有限元仿真和实验测量结果对比,结果表明新方法的全局平均相对偏差为8.14%,验证了该文方法的有效性。考虑绕组布置方式的影响,推导出绕组完全交叉换位布置下的漏电感解析计算式,明确了交叉换位对宽频区间内漏感的影响。     

谐波条件下硅钢片磁特性及换流变压器漏磁场计算

谐波电流作用下,变压器铁心硅钢片的磁特性将发生劣化。本文作者提出一种考虑谐波条件下硅钢片磁性能及损耗性能的换流变压器漏磁场计算方法,给出了不同谐波下27ZH100型号硅钢片B-H特性及B-P特性曲线,基于该曲线对换流变压器在谐波作用下的漏磁场展开了计算,给出了不同谐波励磁下换流变压器油箱及夹件漏磁场分布及损耗值,为换流变压器漏磁场的分析提供了一个新的思路。     

基于有限元法的变压器漏感计算在绕组变形中的应用

电力变压器电磁分析与参数计算在科学研究与工程应用中一直受到普遍的重视,而绕组变形作为故障隐患的重要特征,其变形程度尚无法量化。以有限元方法为研究基础,利用大型有限元软件ANSYS建立变压器铁芯、绕组模型;以场路耦合方法实现变压器漏磁场的仿真,同时利用能量法原理完成变压器漏感参数的计算。针对电力变压器发生绕组变形将会导致漏感参数发生变化的基本特征,提出通过改变绕组的基本几何尺寸模拟绕组变形,计算变形前后以及各种变形形式下的漏感参数值,考察绕组变形状态和漏感参数变化量之间的关系。仿真计算结果与测量值比较,表明方法的正确性、有效性和实用性。     

大功率中频变压器漏感计算及其校正方法

为在设计阶段对大功率中频变压器漏感值进行准确法估算,基于中频变压器一维等效模型,根据漏磁场分布特征,通过能量法进行了变压器漏感参数解析公式推导。在此基础上,根据理想漏磁场模型与实际的差异,修正了解析公式中绕组的电导率与漏磁场的计算高度。通过比较两台样机在50 Hz~10 k Hz频段下的漏感实测与计算结果,证实了对这2个参数同时进行校正,可使变压器漏感计算误差减小到5%以内,并进一步分析了仍然存在的误差产生的原因。通过样机1与样机2的漏感值对比,证明了绕组交叉换位技术可有效减小变压器漏感。