60 kW高频高压变压器的绝缘研究

以60 k W电子束焊机用高频高压变压器建立模型,通过比较3种绕制方法对电场强度的影响,并利用有限元软件Ansoft在静电场条件下对C型法和Z型法的场强和电位分布进行仿真分析。结果表明:C型法的场强分布比Z型法的场强分布更均匀,变压器绕组两端的端电势最高,所以在进行绝缘处理时要尤其注意绕组两侧的绝缘。     

大功率高频高压变压器的试验及故障分析

为分析一台大功率高频高压变压器的故障原因,搭建了试验平台并对该故障变压器和同等规格的无故障变压器进行了空载试验和波形录制;采用电流波形比较法对比分析了试验波形以总结其波形特点;根据变压器的绝缘结构提出了考虑寄生参数的等效电路并给出简化工作电路。研究表明空载电流大是由分布电容引起,而非气隙异常导致。通过电流波形比较,得出高压线包(层、匝)间绝缘击穿的故障结论,与拆卸观察结果相符合。     

大功率高压高频变压器模式和损耗分析

介绍了大功率、高压、高频变压器的特性及设计特点,并对其设计模式及损耗特性进行了分析。     

大功率高压高频变压器的最大设计容量及合理设计频率计算

本文中作者以变压器损耗为基础,推导出大功率、高压、高频变压器的最大设计容量及合理设计频率的表达式。并通过实例验证了理论分析的正确性。     

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。     

大容量高频高压变压器的研究与设计

设计了一台可用于高压直流电源系统的,参数为10kW,20kV,40kHz的大容量高频高压变压器。磁心尺寸采用典型Ap法设计,副边绕组匝数较多,采用分段分层设计有效较小了分布电容;绕制完成后对其分布电容和漏感进行了实验测量,并采用有限元方法对分布电容进行仿真计算。将所设计的大容量高频高压变压器应用于LCC谐振变换器,借助电路仿真软件得到了理想的原边谐振电流波形和充电电压波形。电路仿真结果良好,证明变压器工作特性稳定,分布参数对电源系统影响较小,也由此说明高频高压变压器设计的合理性。     

LLC谐振变换器大功率高频变压器分析与设计

随着电力电子技术的快速发展,大功率电力电子高频变压器得到广泛关注。对于LLC谐振变换器,变压器的设计对于提高其变换效率和功率密度至关重要。针对一个应用在LLC谐振变换器中的60 kW大功率高频变压器,从磁芯损耗和绕组损耗计算出发,用修正的斯坦麦斯公式计算磁芯损耗,将正弦激励下的绕组损耗模型等效为一维涡流模型,力求总损耗最小。详细给出了其设计关键考虑点、设计思路、分析依据和优化方案。最后通过仿真验证了设计的正确性。     

高温超导变压器高压绕组的绝缘设计和试验

为了研究630kVA/10.5kV三相高温超导变压器雷电冲击情况下的绝缘问题,设计研制了一台与630kVA超导变压器高压绕组1∶1的模型。导线采用与超导变压器所用高温超导Ag合金包套不锈钢加强Bi2223多芯带材同样尺寸的CuNi合金带材,导线以聚酰亚胺薄膜采用双半叠包工艺进行绝缘。高压绕组模型为多层圆筒式结构,层间置有层间绝缘和冷却通道。液氮温度77K下远高于国家规定的该电压等级标准(75kV)要求的155kV,雷电全波冲击试验、波过程的测量试验以及对波过程仿真计算的结果表明,测量结果和理论计算结果比较吻合,冲击电位分布接近线性,没有形成震荡,为630kVA/10.5kV高温超导变压器的成功研制提供了依据。     

高压干式变压器的无机绝缘

高压干式变压器采用了不同绝缘材料的复合结构。无机绝缘材料能有效地达到耐热性,滞燃性和耐电晕性等目的。云母、蛇纹石棉(CHRYRSOTILE ASBESTOS)和无机纤维、斜方角闪石(ANTHOPHYLLITE)从分子结构相比较,它们可用作高压绝缘材料。我们就一种含有斜方角闪石纤维绝缘纸叫做H.V.P的高压绝缘纸,在电性能、起始电晕电压、耐电压寿命等方面进行了评定。     

大功率高频高压整流电源的研制

介绍了一种新型的用于工业电除尘器的高频高压整流电源,给出了该电源的主电路、驱动电路的设计.电源主电路是由IGBT组成的单相全桥逆变电路,驱动电路采用2ED300C17-S.通过实验可知,所设计出的高频高压整流电源可以很好地满足电除尘器要求,在现场运行稳定可靠.     

蒸发冷却技术在高频大功率变压器中的应用研究

电力系统电力电子设备能耗日益提升,对电力电子变换器的高频大功率变压器功率密度提出更高要求,对大功率变压器的散热提出了更大挑战.以电力电子变压器产品为例,建立170 kVA高频大功率变压器模型,明确了常规风冷散热方式下变压器温升过高的关键问题,设计U型蒸发器为换热元件,利用常温自循环蒸发冷却实现变压器的良好散热,分析了变压器系统的传热过程.根据U型蒸发器的散热功率,仿真验证了引入U型蒸发器后,变压器磁芯的散热问题得到解决.整个蒸发器内部温度分布较为均匀,验证了蒸发冷却中相变过程的均温性.最后,给出了电力电子变压器样机实验结果,验证了蒸发冷却变压器散热效果.     

110kV变压器高压引出线的绝缘研究

对变压器引出线不同绝缘结构进行了研究。     

大容量高压变压器内部绝缘的保护

油浸变压绝缘的质量,在其他条件相同时,由干燥与浸油所决定。这对220千伏及以上电压的变压器来说变得特别明显。现在,变压器自身绝缘的干燥都放在真空干燥缸中进行,残余压力1毫米水银柱,温度为95-115℃。制造厂的干燥工序,实际保证将水分抽尽,干燥后的剩余水分能达到0.3％,随后用良好干燥及脱气的油真空浸渍,保证绝缘的高指标。在整个运行期间,要保持制厂达到的绝缘状况是一项艰难的任务。     

60kV高频高压变压器分布参数的研究

在高压直流开关电源中,高压高频变压器是升压、传递能量和安全隔离的关键部件,其性能好坏将直接影响原边和副边电路运行。高频高压变压器的分布参数主要是漏感和分布电容。首先分析高压高频变压器分布电容产生的机理及规律,提出了四次级高压高频变压器的等效模型。然后采用解析法根据高压高频变压器的几何参数对其分布电容进行推导,并对比两种不同绕组连接方式下高压高频变压器的动态电容。最后设计一台60 kV高压高频变压器,并对其分布电容进行测试,结果与理论相符合。     

吸收法抑制高频高压变压器分布电容的研究

针对电磁成形电源中高频高压变压器分布电容的危害，采用了吸收变压器，实验证明，该方法大大抑制了分布电容的危害，为电磁成形技术的应用开辟了更广阔的前景。     

电力变压器绝缘设计新概念

随着超高压与特高压电力系统的出现，现有电力变压器绝缘设计的传统概念已不能满足运行可靠性的要求。因此，必须对运行中影响电力变压器可靠性的一些典型事故作系统分析，从理论上加以解决使电力变压器内在质量运行可靠性进一步提高。本文从电力变压器绝缘方面论述了有关绝缘设计的新概念，以期在绝缘方面提高内在质量与运行可靠性，未来及热特性与承受短路机械力特性方面的问题。     

高压大容量电力电子变压器中高频变压器研究现状和发展趋势

电力电子变压器是智能电网、电动汽车、军事航空等多个领域应用的关键设备。随着电力电子变压器不断向高压大功率发展,其相关理论和关键技术获得了不断关注。目前,针对电力电子变压器变换效率不够高、开关管电流应力较大、模块间电压功率不平衡等问题,已经有了一些研究和解决方案。然而,对电力电子变压器的DC-DC变换器中核心部件-高频变压器而言,尤其是高压、高频和高温下高频变压器仍然存在很多关键问题需要研究和解决。针对高压大容量电力电子变压器的研究背景,围绕其中高频变压器的关键问题展开论述。在总结大量文献的基础上,首先,论述了高频变压器应用于电力电子变压器中的复杂工况;然后,着重分析了高频变压器磁芯、绕组、绝缘和散热的研究现状;据此进行思考和总结,提炼了高频变压器存在的关键问题;最后,对高频变压器的研究现状进行了总结,针对存在的问题展望了其未来发展趋势。     

高压大功率IGBT器件绝缘结构的电场计算研究综述

随着高压直流输电技术的发展,高压大功率绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件被广泛应用于各类高压大容量电力换流和控制装备中。然而,在高压大功率IGBT器件的研制过程以及工程应用中,器件内部局部放电现象乃至击穿现象频繁发生,给器件绝缘设计带来巨大挑战。要想实现良好器件绝缘设计,就需要获得器件内部的电场分布,因此实现器件内部电场的准确计算至关重要。文中全面回顾器件内部绝缘结构的建模和计算方法的发展历程,从封装绝缘电场计算、芯片绝缘电场计算以及芯片和封装绝缘耦合电场计算3个方面介绍相关研究的发展历程、适用范围以及相应的不足,最后展望未来器件内绝缘结构电场计算的发展方向。