一种中压绝缘大功率中频变压器的优化设计方法

应用于光伏并网系统的中压绝缘大功率中频变压器（MFT）不仅要求其高低压侧绕组之间需要满足较大的绝缘间距,而且其内部也需要浇注隔热的绝缘材料。然而,这会导致MFT出现电磁干扰现象严重、散热困难等问题。针对这些问题,该文提出一种全面考虑铁心尺寸、绕组线径和绕组排布结构的MFT优化设计方法。该方法通过面积乘积（AP）法确定铁心体积,再通过自由变量扫描对MFT进行损耗最小化设计。基于有限元仿真软件,验证了该优化设计方法可使变压器漏电感减小及周围的电磁干扰区域缩小。最后,通过该优化设计方法设计一台200kW/30kHz的MFT,并制作了样机。通过理论和实验的对比,验证了优化设计方法的有效性和准确性。     

大功率多绕组中频变压器的优化设计研究

应用于大功率中压并网系统的电力电子变压器中最关键的元件,即中频变压器(MFT)在系统中起着电气隔离和电压转换等关键作用.介绍了一种采用特殊的磁芯结构和绕组结构的多绕组MFT,并提出了一种MFT优化设计方法.该方法使用面积乘积(AP)法设计MFT的磁芯体积,然后针对具体的变压器结构进行损耗建模分析,通过变量优化使得损耗达...     

大功率中频三相变压器绕组和铁芯谐波损耗模型

基于磁耦合三相双有源全桥DC/DC变换器的固态变压器适合于大功率应用场合,精确预估其核心磁性元件—大功率中频三相变压器在非正弦电压激励下的绕组与铁芯损耗,研究不同工作模态、不同绕组联接方式下变压器损耗的变化趋势,对于固态变压器精细化设计至关重要。在对隔离式三相双有源全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上,建立Y-Y、Y-Δ和Δ-Δ型绕组联接方式下变换器的等效电路模型和相量图,采用基波分析方法推导出中频三相变压器绕组非正弦电流的谐波计算表达式,考虑各阶次谐波频率下集肤效应和邻近效应对交流电阻的影响,实现绕组损耗的计算。结合不同绕组联接方式下电压波形和移相控制方式,推导出六电平阶梯波和三电平阶梯波电压激励下的分段线性磁密波形表达式,结合各种修正的Steinmetz经验公式的简化解析计算式,计算出不同移相角下的铁芯损耗。针对5 kHz/15 kW纳米晶合金铁芯中频三相变压器模型,将该方法的计算结果与有限元仿真和实验测量结果对比,验证了该方法的有效性。     

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。     

基于热固耦合的中频变压器绝缘材料性能参数优化配合方法

为了提升中频变压器的散热和机械性能,该文针对中频变压器绝缘材料的性能参数进行了优化配置。通过建立热固耦合模型,结合有限元法分析了中频变压器额定运行时的温度场以及热冲击试验时的应力场和位移场,以检验绝缘材料的散热和力学性能。采用Box-Benhnken中心组合设计试验和响应面分析法,研究了绝缘材料性能参数对变压器温升、应力和形变的影响。求解响应面模型获得理想的绝缘材料性能参数范围,结合实际确定了优化配合方案：导热系数为0.8 W/(m·K),热膨胀系数为4.7×10^-5K^-1,杨氏模量为3.5 GPa。通过仿真与试验对优化方案进行验证,各项试验指标均满足要求。上述研究结果可为中频变压器绝缘材料的优化与选择提供依据。     

基于磁链分区的大功率中频变压器漏感参数计算方法

基于中频变压器磁场一维等效模型,根据其分布特征,利用磁链分区思想,进行了中频变压器漏感参数解析计算公式推导。在此基础上,假设磁通与其所在区域的绕组不交链或全交链。通过取这两种假设条件下的平均值来简化漏感参数计算过程与解析表达式。通过比较计算与实测结果,证实了这种计算方法的正确性与有效性。     

中频变压器瞬态电磁场温度场耦合求解分析

基于中频变压器的磁耦合DC-DC变换器是实现大规模直流源互联、兆瓦级直流电压变换的核心设备。但是高功率密度、高频率会导致中频变压器的温升问题严重。针对非正弦激励下中频变压器的温度场精确计算问题,计及温度对纳米晶合金材料磁化和损耗特性的影响,采用瞬态电磁场–温度场间接耦合计算方法,对一台200kVA/10 kHz的纳米晶铁芯中频变压器在空载和短路条件下的铁芯损耗、绕组损耗、温度场进行计算。将仿真值与实验测量值进行对比。结果表明:采用间接耦合计算方法得到的铁芯损耗、绕组损耗、最高温升与测量值之间的相对误差分别为8.08%、0.63%、8.19%。最后采用上述方法计算了中频变压器在移相控制运行模态下的损耗和温升,为高功率密度中频变压器的结构设计和散热设计提供依据。     

中频高压变压器动态过程分析及设计结构

以中频高压变压器动态过程理论计算为基础 ,分析了变压器分布参数对驱动回路电流的影响规律 ,得出了适当增加变压器漏电感和减小线圈分布电容能有效减小驱动回路电流的结论 ,为该种变压器的设计提供了依据     

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。     

大功率中频非晶态变压器软起动的研究

非晶态合金材料应用于中频大功率变压器，具有损耗小、效率高、体积小、稳定性高等一些普通硅钢材料无法替代的优点。但是。这类变压器在直接起动时可能会出现铁心磁饱和问题，引起过电流而无法正常工作。甚至会损坏电力电子器件，因此需要进行软起动。介绍了软起动的原理以及以Intel 80C196KC单片机为主控制器的软起动控制方案。该方案已实施工业应用，取得了满意的效果。     

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。     

温度对变压器用油纸绝缘老化的频域介质响应的试验研究

变压器是电网安全运行中最关键的设备之一,由内绝缘(油纸绝缘)问题引发的变压器故障占变压器事故重要部分。目前用于诊断变压器油纸绝缘状态的方法尚存在各自的不足之处,故研究通过无损的诊断方法获取表征油纸绝缘老化状态的特征量,为评估变压器油纸绝缘老化状态提供准确且有价值的参考,无疑具有重要意义。基于频域介质响应的频域谱法是一种诊断电力变压器绝缘老化状态的非破坏性方法,笔者首先通过模拟变压器实际生产流程,制作变压器油纸绝缘试品,并对油纸绝缘试品进行加速热老化试验,得到不同老化程度的油纸绝缘试品。通过频域谱测试并分析了温度对油纸绝缘试品的频域介电特征量变化规律,运用电介质极化理论对测试结果进行了分析,为频域谱技术用于实际变压器油纸绝缘老化状态的无损诊断提供技术积累。结果表明:测量温度对频域谱诊断油纸绝缘老化状态影响显著,采用频温平移因子可以将任意测量温度下的频域谱曲线归算到同一参考温度,解决了测量温度对FDS测试结果的影响。初步研究结果表明,经过频温修正后的FDS能用于不同温度下的变压器油纸绝缘老化的评估。     

日本三菱220kV变压器现场大修改造

着重介绍日本三菱２２０ｋＶ变压器的结构特点;大修主要原因及过程。从而看出日本的工艺要求严格,变压器绕组的绝缘检修处于干燥空气条件,不受空气湿度影响;真空注油时,杜绝了绝缘中气泡的存在,供今后同行吸收、消化国外技术时借鉴。     

高频开关电源功率变压器线圈优化设计技术

高频开关电源功率变压器线圈优化设计技术能有效减小变压器损耗以及尺寸,提高开关电源功率密度。通过线圈电流谐波分解及电磁场涡流方程,建立了高频功率变压器的一维涡流损耗模型,并应用于开关波形激励的高频功率变压器线圈,特别是里兹线线圈的优化设计。一个应用于输出双半波整流电路的中间抽头变压器线圈设计实验验证了优化设计的有效性。     

换流变压器绝缘结构分析

换流变压器的绝缘结构是换流变压器的核心技术,关系到换流变压器和直流输电系统的安全运行.换流变压器在直流系统中的特殊工况,决定了其主绝缘、阀侧出线装置承受了不同于交流变压器的电压作用.笔者从换流变压器绝缘结构中承受的电压入手,分析了绝缘结构中电压分布以及不同绝缘材料在不同电压下的作用与配合.随着特高压直流输电技术的发展及...     

基于损耗分析的大容量高频变压器铁芯材料选型方法

铁芯材料的选择对大容量高频变压器的磁拓扑性能具有决定性影响,而损耗特性最为关键。为此,针对高频方波激励,采用改进的Steinmetz公式分析了变压器3种常用磁性材料即铁氧体、纳米晶和非晶材料的损耗特性与频率、磁通密度的关系,并给出了磁性材料损耗密度的三维表征图。在对损耗密度进行分析的基础上,将铁芯总损耗与高频变压器视在功率的比值定义为损耗因子,并依据损耗因子的三维表征图与实例分析,结合工作频率和体积等因素比较了3种典型磁性材料所制成的铁芯的损耗特性。分析指出,损耗因子是衡量高频变压器损耗特性优劣的重要指标,以最低损耗因子水平结合体积与成本因素进行分析,可作为铁芯材料的具体选择准则。     

应用于高频变压器的NiZn铁氧体材料性能分析

依据高频变压器对软磁材料性能的要求和NiZn铁氧体材料的特性设计了三种不同磁导率的NiZn材料配方,对材料的功耗特性等进行了具体的测试分析,并对高频变压器设计中关心的NiZn材料关键参数进行了测试分析,结果表明采用该配方制备的新型功率NiZn材料具有良好的高频特性。     

一起变压器低压绕组介损及电容量异常分析

变压器试验中,本体电容量及tgδ为变压器状态判别的重要参考量。文中针对某110kV主变由于铁心接地不良引起低压绕组电容量及tgδ超标的案例,通过建立变压器绝缘等效电容图,计算分析了产生异常数据的原因。说明根据变压器绝缘等效电容图进行理论计算,可以较准确地分析变压器线圈电容量超标原因,为排查缺陷提供依据。最后对比了该变压器铁心接地良好与接地不良条件下频率响应曲线,曲线差异明显,该试验结果对判别铁心接地状况有一定的启发意义。     

特高压换流变压器的绝缘结构和试验

回顾总结了国内外的特高压变压器技术现状,介绍了特高压换流变的作用、绝缘结构特点以及换流变的绝缘试验,指出了特高压换流变压器800 kV端绝缘结构耐压水平最高达到1257 kV以及阀侧套管和出线装置、陡波对绕组纵绝缘的影响和阀侧引出线等绝缘结构薄弱点,为特高压直流换流变的绝缘结构设计制造提供理论依据.