大功率高频变压器三维温升计算及优化设计方法 |
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引用本文: | 骆仁松,汪涛,文继峰,王子龙,虞晓阳.大功率高频变压器三维温升计算及优化设计方法[J].电工技术学报,2023(18):4994-5005+5016. |
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作者姓名: | 骆仁松 汪涛 文继峰 王子龙 虞晓阳 |
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作者单位: | 南京南瑞继保电气有限公司 |
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摘 要: | 三维温升计算是大功率高频变压器(HFT)建模中的难点问题,准确、快速的热模型对于HFT的优化设计和稳定运行有着重要意义。目前,普遍采用降维方式建立集总参数热网络模型,其计算精度易受结构参数影响,在宽参数范围寻优中难以实现准确的热点预测。该文基于有限差分方法(FDM)构建了HFT三维热模型,并对离散化误差及其控制方法进行分析。借助有限元仿真对三维热模型的参数适应性进行详细校验,包括结构尺寸、损耗密度及散热条件,校验结果表明,该模型在宽参数范围内的最大误差小于10%。以10 kHz、150 kW变压器为例进行优化设计,单次三维温升计算平均耗时2.8 ms,最优设计边界上的最高温升计算误差低于5.5%。根据优化设计结果加工150 kW变压器原型样机并进行额定功率测试,最高温升计算误差为3%。
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关 键 词: | 高频变压器 三维热模型 有限差分 优化设计 |
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