1.35kV/300kVA中频变压器的电磁场计算
发布时间：2022-04-22 22:18
现代铁路牵引系统面临着节能减排的迫切要求。电子电力牵引变压器具有体积小、重量轻的优势,已成为当下的研究热点之一。中频变压器是电子电力变压器的关键部分。漏电感和分布电容会影响到变压器的高频性能,小型化也使绝缘设计变得更加困难。因此,准确计算中频变压器的漏感和分布电容,设计可靠的绝缘结构有着重要的意义。本文主要计算了1.35kV/300kVA圆筒式绕组中频变压器的漏电感和分布电容,并设计了紧凑且可靠的主绝缘结构。从中高频变压器的等效电路着手分析,基于静电场能量存储原理,推导了分布电容计算的一般方法。考虑高频下集肤效应和邻近效应的影响,根据磁场能量存储原理,推导了变压器中磁场强度的分布,进而推出漏电感的计算公式。在有限元软件ANSYS中建立了电场和谐态磁场仿真模型,通过仿真方法分析电流、磁场强度和电压在变压器中的分布规律,并通过电磁宏得出漏感和分布电容。忽略分布电容的影响,在二次侧短路的情况下用数字电桥测出不同频率下的漏电感。比较了三种分布电容的测量方法,选用谐振法用阻抗分析仪测出模型分布电容的值。通过公式法、有限元仿真、实验测量法得到的分布电容数值和漏电感曲线基本一致,验证了三种方法的可行...
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 中频变压器的发展现状和研究趋势
1.3 本文的主要研究内容
第二章 分布电容的计算、仿真和测量
2.1 引言
2.2 变压器等效电路分析
2.3 分布电容的计算
2.3.1 分布电容计算的一般方法
2.3.2 模型分布电容的计算
2.4 分布电容的仿真
2.4.1 有限元电场计算原理
2.4.2 仿真模型建立
2.4.3 仿真结果分析
2.5 分布电容的测量
2.5.1 二端口网络法
2.5.2 方波响应法
2.5.3 谐振法
2.5.4 模型分布电容的测量
2.6 本章小结
第三章 变压器漏电感计算、测量和仿真
3.1 引言
3.2 漏电感在ANSYS中的仿真
3.2.1 有限元磁场计算原理
3.2.2 准静态磁场的边值问题
3.2.3 仿真模型建立
3.2.4 仿真结果分析
3.3 漏电感的计算
3.3.1 磁场强度分布的理论计算
3.3.2 磁场能量的理论计算
3.4 漏电感的实验测量
3.5 三种方法结果比较
3.6 本章小结
第四章 中频变压器绝缘结构设计
4.1 引言
4.2 变压器绝缘材料
4.3 主绝缘结构设计
4.4 端部绝缘电场仿真
4.4.1 有限元分析模型
4.4.2 不加角环时的电场仿真分析
4.4.3 加角环后的电场仿真分析
4.4.4 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高频变压器分布参数的实验研究[J]. 刘毅力,苑博,曹江田,赵辉,肖石. 现代电子技术. 2015(02)
[2]紧凑型非晶合金油浸式变压器主绝缘结构设计[J]. 刘道生,杜伯学,肖萌. 高电压技术. 2014(10)
[3]电力变压器主绝缘电场的数值分析[J]. 刘凤英,韩磊,张喜乐,张萍,王浩名,张宇萌. 天津工业大学学报. 2014(03)
[4]基于ANSYS的高频高压变压器的漏感研究[J]. 顾琇婷,曾庆军,陈峰. 电子设计工程. 2014(04)
[5]有限元法在特高压变压器绝缘设计中的应用[J]. 赵峰,卢铁兵,王冰. 绝缘材料. 2013(01)
[6]电力电子变压器理论研究综述[J]. 晏阳. 电工电气. 2012(03)
[7]60kV高频高压变压器分布参数的研究[J]. 蓝国添,薛兴. 电源技术. 2011(11)
[8]特高压变压器绝缘结构[J]. 刘泽洪,郭贤珊. 高电压技术. 2010(01)
[9]电力变压器主绝缘结构的优化及影响因素分析[J]. 高有华,丁春红,王国刚. 变压器. 2009(10)
[10]电子变压器漏感的计算[J]. 杜锦华. 变压器. 2009(01)
博士论文
[1]大功率高频高压ESP电源及其监控系统的研究[D]. 王延安.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]三电容分布参数高频脉冲变压器模型分析及参数测量[D]. 张世平.华南理工大学 2012
[2]大功率电子变压器优化设计[D]. 王刚.华北电力大学 2012
[3]箔式绕组变压器结构优化设计[D]. 朱博.华北电力大学 2012
[4]大功率高频开关电源变压器的优化设计[D]. 张朋朋.西南交通大学 2009
[5]开关电源中高频变压器分布电容的分析与计算[D]. 赵争菡.河北工业大学 2006
本文编号：3646795
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 中频变压器的发展现状和研究趋势
1.3 本文的主要研究内容
第二章 分布电容的计算、仿真和测量
2.1 引言
2.2 变压器等效电路分析
2.3 分布电容的计算
2.3.1 分布电容计算的一般方法
2.3.2 模型分布电容的计算
2.4 分布电容的仿真
2.4.1 有限元电场计算原理
2.4.2 仿真模型建立
2.4.3 仿真结果分析
2.5 分布电容的测量
2.5.1 二端口网络法
2.5.2 方波响应法
2.5.3 谐振法
2.5.4 模型分布电容的测量
2.6 本章小结
第三章 变压器漏电感计算、测量和仿真
3.1 引言
3.2 漏电感在ANSYS中的仿真
3.2.1 有限元磁场计算原理
3.2.2 准静态磁场的边值问题
3.2.3 仿真模型建立
3.2.4 仿真结果分析
3.3 漏电感的计算
3.3.1 磁场强度分布的理论计算
3.3.2 磁场能量的理论计算
3.4 漏电感的实验测量
3.5 三种方法结果比较
3.6 本章小结
第四章 中频变压器绝缘结构设计
4.1 引言
4.2 变压器绝缘材料
4.3 主绝缘结构设计
4.4 端部绝缘电场仿真
4.4.1 有限元分析模型
4.4.2 不加角环时的电场仿真分析
4.4.3 加角环后的电场仿真分析
4.4.4 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高频变压器分布参数的实验研究[J]. 刘毅力,苑博,曹江田,赵辉,肖石. 现代电子技术. 2015(02)
[2]紧凑型非晶合金油浸式变压器主绝缘结构设计[J]. 刘道生,杜伯学,肖萌. 高电压技术. 2014(10)
[3]电力变压器主绝缘电场的数值分析[J]. 刘凤英,韩磊,张喜乐,张萍,王浩名,张宇萌. 天津工业大学学报. 2014(03)
[4]基于ANSYS的高频高压变压器的漏感研究[J]. 顾琇婷,曾庆军,陈峰. 电子设计工程. 2014(04)
[5]有限元法在特高压变压器绝缘设计中的应用[J]. 赵峰,卢铁兵,王冰. 绝缘材料. 2013(01)
[6]电力电子变压器理论研究综述[J]. 晏阳. 电工电气. 2012(03)
[7]60kV高频高压变压器分布参数的研究[J]. 蓝国添,薛兴. 电源技术. 2011(11)
[8]特高压变压器绝缘结构[J]. 刘泽洪,郭贤珊. 高电压技术. 2010(01)
[9]电力变压器主绝缘结构的优化及影响因素分析[J]. 高有华,丁春红,王国刚. 变压器. 2009(10)
[10]电子变压器漏感的计算[J]. 杜锦华. 变压器. 2009(01)
博士论文
[1]大功率高频高压ESP电源及其监控系统的研究[D]. 王延安.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]三电容分布参数高频脉冲变压器模型分析及参数测量[D]. 张世平.华南理工大学 2012
[2]大功率电子变压器优化设计[D]. 王刚.华北电力大学 2012
[3]箔式绕组变压器结构优化设计[D]. 朱博.华北电力大学 2012
[4]大功率高频开关电源变压器的优化设计[D]. 张朋朋.西南交通大学 2009
[5]开关电源中高频变压器分布电容的分析与计算[D]. 赵争菡.河北工业大学 2006
本文编号：3646795
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