Poynting Vector in High-Temperature Superconducting Transformers with a Separate Excitation Winding

The HTSC transformer with a separate winding for excitation of the mutual magnetic flux is considered; the windings of the transformer are performed of first- or second-generation HTSC wires. The article presents the design and the electrical circuit of the transformer, the equations of electromagnetic balance, and the total resistance of the primary and secondary power windings and the separate excitation winding. The transfer of the electromagnetic field energy is considered in a single-phase HTSC transformer with the separate excitation winding using the Poynting vector. The temporal change in the reactive and active components of the Poynting vector and the decrease in the leakage energy flux of the separate excitation winding are shown, which causes an increase in the critical current density of the HTSC power windings, a decrease in the energy losses in the latter, and an increase the in the specific power of the HTSC transformer.     

基于松耦合变压器的小功率CPT系统

设计并实现了一种基于松耦合变压器小功率CPT(Contactless Power Transfer)系统。采用互感模型对松耦合变压器进行了分析,对其原边和副边进行了补偿。采用有芯PCB螺旋电感线圈来制作松耦合变压器的原边和副边绕组,给出了有芯电感的几何参数和物理参数。原边、副边之间通过高频方波传递能量。最后给出了整个系统的电路图。测试结果表明,当原边和副边距离在5mm以内时,电能传输效率较高,可为手机等小功率用电设备充电。     

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。     

导纳法在二次回路故障监测中的应用分析

二次回路主要由电流互感器、电压互感器、二次回路、电能表及负荷监控单元组成.二次回路出现故障将直接影响电能的正确计量,因此有必要对二次回路的健康状况进行测试评估.本文分析了传统测试方法的不足,基于二次回路常见故障对二次回路导纳的影响,提出导纳测试法用于带电情况下的故障诊断,能够较好弥补现有测试手段的不足,不仅可以检测已发故障,也可用于分析潜在故障,指导有针对性的现场维护工作.     

Design of a contactless power charger for a functional jacket

This paper presents a contactless power charger for a functional jacket. The contactless power conversion, using the contactless power transformer, is examined. The primary and secondary sides of the transformer are separated by a large air gap, and hence, the power transfer can be obtained without physical contact. The characteristics of the gapped transformer and the compensation methodology on both the primary side and secondary side, are investigated in detail. The contactless power converter using phase‐locked loop control is presented. Experiments and results are disclosed. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

恒压输出的无线电能传输系统设计

无线电能传输系统的可分离变压器距离较大,能量传输效率低,且输出电压受接收距离的影响较大.根据系统的互感模型,分析了变压器初级线圈匝数对传输效率的影响.选择合适的补偿方式,设计了一种两级式结构,初级半桥逆变频率跟踪,次级恒压控制,有效保证了传输距离变化时次级能量的接收,并且具有控制简单,能量传输稳定等优点.实验结果验证了...     

非周期分量对电流互感器饱和特性的影响的仿真

电流互感器是将系统一次侧的电流信号传变到二次回路的重要测量设备,绝大部分继电保护依赖于电流互感器传变过来的电流信号而动作。电流互感器是否能够将一次电流准确的传变到二次侧是继电保护能否正确动作的关键。因此,电流互感器模型在电力系统仿真中有着重要的作用。着重介绍了电力系统暂态仿真中常用的Jiles-Atherton电流互感器的数学模型。并利用该电流互感器模型,仿真了变压器空载合闸产生的励磁涌流的过程,并分析了非周期分量对电流互感器饱和特性的影响。     

一种水介质脉冲形成线充电用Tesla变压器

为了给水介质脉冲形成线快速、高效地充电,研制了一种耦合系数为0.75的Tesla脉冲变压器。推导了开放磁芯结构Tesla变压器的初级和次级电感计算公式;根据研制的变压器几何尺寸,对该变压器的主要参数进行了理论计算并用PSpice软件对变压器给脉冲形成线充电过程进行了模拟计算。该脉冲变压器已应用于基于水介质螺旋脉冲形成线的脉冲调制器中,当变压器的初级输入50kV的脉冲电压时,次级输出脉冲电压给水介质螺旋脉冲形成线充电电压高达720kV,变压器能量效率为36%。理论和模拟结果与实验测量值基本一致,该脉冲变压器具有运行稳定、体积小、结构紧凑等特点。     

The analysis of an ungrounded Wye-Delta transformer bank serving aninduction motor and single-phase lighting loads

This paper documents the detailed analysis of the three-phase ungrounded wye-delta transformer bank serving a combination three-phase induction motor and single-phase lighting load. A 3×3 transfer function matrix is developed that makes it possible to determine the load line-to-line voltages with a knowledge of the primary voltages of the transformer bank. Included in the transfer function matrix are the transformer impedances, unsymmetrical secondary impedance matrix, and the impedances of the motor and single-phase lighting load     

电压互感器二次回路接地点分析

电压互感器二次回路必须有一点接地,其原因是为了保证人身和二次设备的安全。电压互感器二次回路接地点位置的选取,对于电压二次数值的正确测量,有着重要的影响。根据"十八项反措"要求和现场工作实际分析指出电压互感器二次绕组接地点和三次绕组接地点选择错误的危害,提出了电压互感器二次接地点位置选择的方法,阐述了合理选择接地点的重要性。通过介绍,望引起各兄弟单位对电压互感器二次回路接地点位置选择的重视。     

同步整流驱动电路的研究

介绍一种信号的传递方式,即通过功率变压器来传递同步整流的驱动信号,而该信号却不会干扰功率的传递。同时在2～3ns的延时里把栅极驱动信号也传递到次级的同步整流管上。功率绕组和信号绕组都放在一块PCB上以减少生产成本和提高功率密度。     

An actively cooled 120 kW coaxial winding transformer for fastcharging electric vehicles

A 120 kW coaxial winding transformer has been built and tested to verify previous indications that a high power transformer is feasible with the key attributes of this novel design, namely: low leakage inductance, minimal effect of leakage field on core losses, low copper losses, and a convenient “nesting” structure well suited for separability of the findings. The power transfer capability is more than double that of any previously published result for coaxial winding transformers. The application chosen for the fabricated transformer was an inductive coupler for fast charging of electric vehicles. Presented are the key parametric decisions, their impact on transformer fabrication and characteristics, and the results of these design choices as observed in the experimental data. The final design has active cooling to facilitate high power density and a separable core to allow the primary and secondary windings to be coupled and uncoupled. The experimental data shows performance better than expected, with a magnetizing to leakage inductance ratio of 1000:1, efficiency well over 99% and power density of 25 kW/kg     

ANSYS软件在电压互感器设计中应用

运用有限元分析软件ANSYS建立了35 kV电磁式电压互感器的有限元分析模型,并对模型内部的电磁场分布情况进行了分析、计算.应用ANSYS有限元分析中的优化设计技术,对电压互感器的电磁结构(二次绕组匝数及一、二次绕组导线的截面积)进行优化,通过比较优化前后的结果,可以看出优化后电压互感器内部磁场分布更为合理,线圈中磁场的增强有助于进一步减小铁心的体积.     

10kV系统中智能万用变压器建模及DSP控制

智能万用变压器(IUT)是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器进行磁耦合实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型电能转换设备。其突出特点在于它可以实现对变压器原副方电压幅值和相位的灵活控制,它能使系统具有更高的稳定性,实现更加灵活的输电方式,整合各种交直流分布式电源,以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制。提出一种智能万用变压器的电路拓扑结构,搭建了变压器模型,着重分析了变压器的电压、功率、频率的控制原理,并以此提出了10kV系统中智能万用变压器的控制策略,用DSP芯片TMS320C28343对PWM信号进行控制,做出了Matlab/simulink仿真,仿真结果表明,该控制策略对10kV系统的电压、功率、频率控制效果良好,改善了电压特性,提高了系统的稳定性。     

无接触电能传输系统的补偿及性能分析

运用松耦合变压器互感电路模型,推导出无接触电能传输系统原、副边分离的等效电路.选取合适的副边补偿电容,以增强系统的功率传输能力;选取合适的原边补偿电容,以降低对系统电源容量的需求.研究表明:当原边电流恒定时,在副边串联补偿,则负载所获取功率与负载大小成反比;在副边并联补偿,则负载获取功率与负载大小成正比.当原边电压恒定时,在原边并联补偿方式下,等效负载所获取的功率随负载的增加先升高后降低,针对不同的副边补偿方式,等效负载分别在相应的负载点取得最大传输功率.Pspice仿真结果验证了上述结论的正确性.     

两路输出连续电流模式反激变压器设计

本文根据视在功率揭示变压器初级励磁电流初值、终值之比自动平衡在1/3的原理。利用初级、次级安匝平衡和次级各绕组能量占总传输能量的比,确定次级各绕组反激期间电流初值和终值。本文重点讨论CCM模式变压器的设计。     

基于散射参数的电压互感器高频数学模型

提出了一种基于电压互感器（PT）散射参数的VFTO下PT数学模型的建立方法。用Agilent4395A网络分析仪测量PT的散射参数,利用测量得到的散射参数计算PT的电压传递函数,然后利用矢量匹配法对计算得到的电压传输函数进行有理函数逼近得到电压传递函数,再利用测量得到的PT的一次电压和传递函数进行递归卷积计算可以得到仿真的二次电压,把测量的二次电压和仿真得到的二次电压进行对比,验证了该数学模型的准确性。     

一种高压大容量有源电力滤波器研究

提出一种新型的基于变压器谐波电流补偿的高压大容量有源电力滤波器。变压器采用副方多补偿绕组结构,原方绕组与谐波负载相并联,副方补偿绕组分别与逆变器相联。实时检测变压器原方绕组的谐波电流,通过逆变器产生与原方绕组谐波电流成比例的谐波补偿电流注入变压器副方多补偿绕组中。当原、副方绕组的谐波电流满足谐波电流补偿条件时,变压器原方绕组对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输导高压电力系统中的谐波电流流入变压器支路。仿真结果证明了这种滤波新原理的正确性。     

Fluxes of electromagnetic field energy in HTSC transformers

The transfer of electric power in an HTSC electromagnetic system is considered using the Poynting vector. An analysis of the process of transfer of electromagnetic field energy in HTSC transformers with and without an iron core is given. It is shown that the power of an HTSC transformer increases when its magnetic core is made from amorphous electrical steel. Schemes of HTSC transformers with a localized magnetic field are given with cylindrical and disk symmetrical interleaved windings providing the cost-saving process of transfer of large electromagnetic energy at a high degree of its uniformity and improve the factor of nonuniformity of electromagnetic flux density.     

互感器二次压降及二次负荷模拟测试系统研究

互感器二次压降及二次负荷直接关系到电能计量的误差,是电力系统必须定期检定的项目。本文研制了一套用于电力技术人员培训用的模拟测试系统,采用三相电压电流源来模拟互感器的二次侧输出,用电阻、电抗序列模拟互感器的二次负荷及压降,接线方式包括三相三线制和三相四线制两种。以数字信号处理器(TMS320F206)为核心控制器,来控制各个模拟设备的参数,并通过A/D转换和运算放大等电路来采集电压、电流、功率因数等参数,整个系统由上位机软件进行控制,采用RS485串口通讯协议。实践表明该系统具有较好的稳定性和可靠性,模拟测试的各项指标符合现场测试的技术要求。