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。     

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。     

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。     

高频LLC变换器平面磁集成矩阵变压器的优化设计

为了进一步提高应用于低压大电流场合中的LLC谐振变换器的效率和功率密度,减小器件并联带来的不均流和局部过热等问题,输入侧绕组串联、输出侧绕组并联的平面磁集成矩阵变压器得到广泛使用。然而,传统矩阵变压器大多采用分离磁心实现,产生的绕组损耗和磁心损耗较大,同时也限制了功率密度的提高。该文基于磁通抵消原理,将原来需要独立磁心实现的矩阵变压器集成到单个磁心中实现,进一步减小了磁心体积和磁心损耗;同时给出一种变压器绕组损耗和磁心损耗计算模型,并基于该损耗模型提出一种磁心损耗与磁心所占印制电路板面积的折中优化设计方法。最后,采用高频宽禁带氮化镓器件,设计了一个功率400W、谐振频率1.5MHz的实验样机,验证了所提平面磁集成矩阵变压器优化设计方法的正确性和有效性。     

单螺旋绕组变压器支路电流的场路耦合计算及分析

变压器绕组并联导线间的环流将导致绕组损耗增加、局部过热,从而影响变压器的正常运行。本文以变压器单螺旋绕组为研究对象,建立了计算并联导线支路电流的场路耦合数学模型,模型中将各支路电流作为独立的变量来组集刚度矩阵,体现了求解问题的特殊性。在此基础上,对不同换位形式的支路电流分布及影响因素进行了研究,通过短路感抗和二次侧感应电流两个参数的设计与计算值比较,证明了本文模型的合理性。研究表明,在相同的条件下,"424"换位具有环流损耗小的优点,但相对于"212"换位,其抑制损耗的效果并不明显,考虑到"212"换位在均化电流分布及抑制局部过热方面的优点,单螺旋绕组的三种不完全换位应首选"212"换位。     

反激式平面变压器绕组交流损耗的分析

基于平面磁性元件绕组的一维模型,分析利用初、次级交叉换位技术减少反激式平面变压器绕组交流损耗的原理,进一步分析了绕组电流的上升(或下降)斜率与绕组交流损耗的关系.比较了CCM与DCM模式下绕组的交流损耗,得出在相同输出功率下,DCM比CCM的交流损耗更大.DCM和CCM两种工作模式下应用交叉换位技术减少绕组交流损耗的效果均很明显,且减少的比例相近.通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性.     

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。     

不拆引线进行变压器绕组介质损耗测试的现场实践研究

基于并联介质损耗及电容量之间的理论关系,探讨了不拆变压器绕组引线情况下介质损耗测量问题,并通过现场测试,分析了不拆变压器绕组引线测量变压器绕组介质损耗的理论基础,并提出了具体测量方法。     

集肤和邻近效应对平面磁元件绕组影响的分析

提高磁性元件的工作频率，可以减少磁性元件的体积。但是随着工作频率的提高，集肤和邻近效应使绕组的损耗增加。本文基于磁性元件绕组的一维模型，对平面磁性元件绕组中的涡流效应进行了分析。利用一维条件下，集肤和邻近效应的正交性，得出了集肤和邻近效应各自产生的损耗随绕组厚度和频率的变化趋势。指出简单地把厚绕组分割为薄绕组的并联不能减少绕组的损耗。并分析了利用原副边绕组交叉换位技术减少变压器绕组损耗的原理。通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性。     

平面变压器中并联绕组的均流设计

在低压大电流DC／DC模块电源中，为了增加绕组的载流能力，经常使用并联绕组。由于电磁场的高频效应（集肤效应和邻近效应），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。该文基于绕组布置的结构对称性和并联绕组两端电压相等的原理，推导得到在所有偶数层中，使电流在各并联绕组中分布一致的绕组布置方法。并通过有限元分析软件和实验证实了此绕组布置方法的正确性和有效性。     

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.     

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。     

LLC谐振变流器中平面变压器铜损优化设计

本文对平面变压器应用于LLC谐振变流器中时的铜损进行了分析。与普通的变压器不同,LLC中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能。这使得变压器一、二次电流并不是同相位的,并导致一些额外的铜损。本文对绕组结构和气隙的影响分别进行了分析,在损耗分析的基础上讨论提出了一些LLC谐振变流器中平面变压器的优化方法。在分析过程中,利用有限元分析(FEA)仿真工具为理论分析提供帮助。并制作了一台300～400V输入,12V/33A输出的样机来检验理论分析和仿真结果。     

基于定子线圈探测的转子匝间短路故障识别方法

该文通过对汽轮发电机转子线圈匝间短路时的电磁特性进行分析和计算，提出转子绕组匝间短路时，转子绕组主磁场变化比漏磁场明显，用定子线圈作为探测故障线圈，确立了转子绕组匝间短路故障程度和有效磁场损失之间的对应关系：提出转子匝间短路导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电势差和环流，其大小和分布与短路严重程度有一定对应关系；利用动模试验机组进行了有关的验证，试验结果和理论推导相吻合。     

超导变压器几种不同绕组形式的环流分析

由于超导材料的零电阻特性,绕组各支路或并绕导线间漏电抗小小的不平衡将会引起很大的环流.环流的存在使得磁场分布更不均匀,进而影响交流损耗和临界电流.本文采用磁场计算与电路分析相结合的方法,即在用有限元法分析磁场并计算反映支路间电磁耦合的电感矩阵的基础上列写电路方程,计算了低压绕组取圆筒式、螺旋式和饼式等三种形式8种情形的环流,并分析了支路电阻对环流的影响.结果表明,仅从减小环流看,圆筒式绕组较螺旋式和饼式绕组更适合具有多根导线并绕的情况;而从减小环流和减少导线焊点考虑,双螺旋式绕组具有优势.同时还证明就环流来说,不能将二次侧圆筒式绕组各层两端短接后用铜线过渡到相邻层来代替绕组轴向并绕导线在层间的换位.     

高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用

中间抽头变压器由于两个副边线圈是分时工作,其线圈损耗模型不同于无抽头原副边线圈同时工作的变压器.本文采用线圈电流谐波分解和线圈窗口磁势分析的方法对中间抽头变压器线圈损耗进行建模和分析,结果表明变压器奇次电流的磁势在原副边线圈间平衡,偶次电流的磁势在副边两个线圈间平衡.该模型的建立有助于中间抽头变压器线圈的优化设计,中间抽头引出线设计以及线圈损耗的测量.在一个3kW变压器设计上的应用验证了模型的有效指导意义.     

用三维有限元法计算分裂式变压器短路阻抗

为准确计算出分裂变压器高、低压绕组间的短路阻抗,首先采用ANSYS的三维静态磁标势法数值计算得出高压多并联支路与单个低压绕组间的多绕组电感矩阵,并依据电路理论将其简化为等效双绕组电感矩阵,进而得到短路阻抗百分比,并推导了高压各并联支路电流分配,最后给出一个概念设计的分裂式高温超导变压器算例。计算结果表明,低压各分裂绕组分别单独运行时,高压绕组的各并联支路电流分配不均,主要集中在与运行的低压分裂绕组紧耦合的高压支路中,故高压绕组与低压各分裂绕组间的短路阻抗主要由紧耦合的高压支路与低压分裂绕组间的漏磁路决定。     

推挽变换器的变压器线圈损耗建模及其应用

由于四个线圈分时工作,应用于推挽变换器的变压器线圈交流损耗模型与线圈同时工作的高频功率变压器有很大不同.通过深入研究线圈电流谐渡磁势平衡特点,提出将一个四线圈分时工作的推挽变压器等效为两个独立的变压器,分别建立这两个变压器的谐波电流损耗模型,从而获得整个变压器的线圈损耗建模方法,并据此提出通过这两个等效变压器测量推挽变...