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。     

定子无铁心轴向磁通永磁电机的绕组损耗与效率研究

定子无铁心轴向磁通永磁电机没有定子铁心,具有输出转矩平稳、质量轻、装配简单等优势,但同时也存在绕组涡流损耗大的问题。基于利兹线绕组,对定子无铁心轴向磁通电机的绕组涡流损耗进行了分析,给出了绕组涡流损耗计算的解析公式与有限元结合的非均匀分层混合计算模型,并通过简化的全绕组三维有限元模型,验证了混合计算模型的正确性和有效性。研究了以电机效率最大化为目标的利兹线规格选型方法。由于利兹线的实际制造工艺的问题,对电机效率进行了计算和分析,并给出了利兹线选型相关的定性结论。     

基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法

能源互联网通过固态变压器整合分布式可再生能源,但是容易出现不同H桥模块间电压失衡、直流变换效率低以及能耗高的问题。因此,研究基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法,分析固态变压器中的负责能量传递的双移相桥隔离型双向直流变换器损耗分布情况,为直流变换器效率优化提供分析依据,通过移相控制模式和梯形电流控制模式间的合理切换控制,提高直流变换器效率,实现固态变压器中双向直流变换器全功率范围内的损耗最佳控制,在此基础上,通过单相任意单元数级联H桥固态变压器的SVPWM算法,解决变压器的模块级联H桥型固态变压器出现不同H桥模块间的均压问题,实现变压器多直流电压的平衡控制。结果表明,该方法对固态变压器多直流电压平衡后,使得变压器电网电流谐波小,固态变压器AC／DC的3H桥电容电压达到了平衡状态,固态变压器直流母线端口电压以及低压直流端口电压稳定,达到平衡状态。     

500kV单相变压器直流偏磁下损耗及绕组热点温度的计算分析

为了分析直流偏磁对电力变压器顶层油温度和绕组热点温度的影响,本文提出了基于场路耦合模型和热路模型的直流偏磁下顶层油温度和绕组热点温度的计算方法.利用该方法计算分析了某500 kV单相自耦变压器在直流偏磁下的损耗、顶层油温度和绕组热点温度等的变化规律.直流偏磁后,变压器绕组损耗略有下降,铁心、夹件等钢结构件的损耗随直流偏...     

基于基波分析方法的绕组电流谐波计算研究

三相双有源桥DC-DC变换器的固有软开关能力、滤波电容器电流低等特点而广泛应用于直流配电网。基于三相双向有源桥DC-DC变换器的拓扑结构,分析了不同联接方式下的高频三相变压器的电压电流波形。基于变压器在三种不同联接方式下的近似等效电路模型和电压与电流之间的相量图,采用基波分析方法推导了高频三相变压器绕组电流的各阶次谐波计算表达式,结合各阶次谐波频率下的交流电阻系数表达式,进而实现绕组高频损耗的计算。最后,将解析计算结果与仿真结果进行对比,结果表明各阶次谐波电流幅值、绕组总损耗值与解析计算方法的最大误差为8.4%,验证了解析计算方法的正确性。     

干式空心电抗器损耗计算方法探讨

基于干式空心电抗器结构,介绍了电抗器损耗的计算方法.首先,从单匝导线的涡流计算出发,介绍了圆导线情形下电抗器涡流损耗的计算方法.其次,分析了电抗器线圈的总涡流损耗值、单匝导线的电阻损耗、电抗器线圈的总电阻损耗值的计算过程.最后,在理论分析的基础上,以实际测量模型电抗器的方式求得了最终的计算结果,即干式空心电抗器的总损耗值,验证了该计算方法的正确性。     

基于FPC绕组的高频变压器电磁参数建模

为解决高频下利兹线制作工艺复杂、铜箔绕组纵向电流分布不均、邻近效应严重等问题，本文提出一种新型绕组结构，即柔性电路板。本文对柔性电路板绕组的电磁参数进行解析建模，分别基于等效单层铜箔的方法建立柔性电路板的绕组损耗和漏感解析模型，并基于静态层间电容求解建立柔性电路板的寄生电容集总参数模型。最后，对解析模型进行实验验证，结果表明本文为柔性电路板绕组提供的建模方法是一种精度较高的通用型电磁参数建模方法。     

箔绕干式变压器的短路机械力与负载损耗的数值分析

对铜箔、铝箔两种不同方案的箔式绕组涡流场以及变压器绕组短路机械力、短路阻抗与负载损耗等进行了数值计算分析,确定了优化设计方案,并通过将计算值与实测值的结果进行比较,验证了该计算方法的有效性.     

基于ANSYS仿真的干式变压器绕组涡流损耗数值分析

干式变压器中箔式绕组的涡流损耗占附加损耗的比重非常大,容易产生局部过热,损坏变压器。为了准确分析涡流损耗分布特点,利用ANSYS有限元分析方法,建立了干式变压器的有限元模型,分析了变压器的漏磁分布,得到了绕组的涡流分布及损耗值。算例计算与仿真分析的结果对比表明,采用有限元计算方法计算的结果与工程计算的结果相吻合,说明该计算方法可以满足工程实际需要。     

变压器类产品专利(080037～080042)

080037一种蒸发冷却变压器200410048207.2)中国科学院电工研究所(张国强、郭卉、顾国彪)一种蒸发冷却变压器,采用内冷式蒸发冷却方式。它的变压器绕组由实心导线和空心导线、或实心导线和空心管线组成,在空心导线或空心管线中灌入满足环保要求的蒸发冷却介质。由于能量损耗,变压器绕组发热,热量传递给空心导线中的冷却介质,使其温度升高,当温度达到内部压力所对应的饱和温度时,绕组内空心导体或空心管线中的蒸发冷却介质汽化,产生相变吸热,经冷凝器冷却再液化,如此循环。