摘要：针对谐波激励下变压器磁损耗计算问题,对传统Bertotti模型进行改进,使其适应于复杂谐波工况下损耗计算,并完全按照实际变压器的要求,设计制造了变压器叠片铁心模型,搭建了谐波激励下变压器磁损耗测试平台,对改进的Bertotti模型的正确性及精确性进行验证,并对谐波激励下磁滞损耗和涡流损耗的分布规律进行研究.首先,基于简化的Bertotti模型,采用铁心工艺系数,获得了正弦激励下变压器磁损耗分离数据,并通过对不同频率下磁滞损耗和涡流损耗的确定,发现低频段磁滞损耗占绝大部分,随着频率的增加,磁滞损耗所占比例降低,涡流损耗占据了主导地位;其次,引入修正因子,综合考虑谐波相位、谐波含量以及谐波阶次的影响,对磁滞损耗和涡流损耗进行修正,实现了谐波激励下磁损耗的计算.通过测量与计算结果的对比分析,损耗误差保持在5%以内,满足工程所需的精度要求,验证了模型的正确性.所得结果和结论有助于谐波激励下磁损耗的研究,为变压器的优化设计以及产品性能的提高提供了必要的数据支撑.

摘要：为了研究谐波对变压器铁心等效磁路长度与接缝区域损耗的影响,文中基于完全按照电力变压器的标准设计和制作的叠片铁心模型,在不同谐波激励条件下,对铁心模型的等效磁路长度与接缝区域的损耗特性进行试验研究。研究表明:谐波阶次与谐波相位对铁心的磁路长度影响不是很大,在谐波条件下分析计算铁心的磁滞回环或磁化曲线时,可近似选择铁心的几何平均长度作为有效的磁路长度;不同谐波阶次与不同谐波相位激励下,铁心接缝区域比总损耗特性的变化规律大致相同:当磁通密度小于0.5 T时,接缝区的损耗近似为零;当磁通密度高于1 T时,接缝区的损耗出现明显的上升趋势。文中所用方法和所得结论对变压器产品的电磁分析和优化设计具有一定的指导意义。

摘要：准确地铁心损耗测量是进行铁心损耗计算与分析的基础。通过搭建非正弦激励条件下铁心磁性能测试平台,采用磁通密度可控的实验方案,从谐波相位、谐波含量以及谐波阶次3个方面考察了铁心损耗性能的作用规律,发现谐波阶次和含量与铁心损耗呈正比关系,且谐波相位差的增加使局部磁滞回环扩大,导致铁心损耗的增大,而在谐波阶次足够高时,相位对铁心损耗影响减弱,可忽略相位对其影响。此外,经典Steinmetz公式仅适合正弦激励条件,为将该模型扩展到可计算非正弦激励,提出了等效频率法。通过对比分析损耗误差在8%以内,验证了模型的正确性,对变压器的损耗预测,优化设计以及性能提高都具有重要指导意义。

摘要：有限元法常被用于平面变压器绕组损耗、漏感等参数的精准计算。然而,受到计算与存储成本的限制,在设计周期较为紧张的条件下,可精确计算的设计方案数量有限,增加了将局部最优点选为最终设计方案的风险。为缩减有限元法的计算与存储成本,该文针对有限元法资源占用较大的线性方程组构建与求解这一过程进行改进。首先,通过分析平面变压器磁场强度分布规律,依据边缘效应影响强弱,将求解区域划分为强边缘效应区域与弱边缘效应区域;其次,引入更为契合弱边缘效应区域的一维线性单元,从而减少描述求解域场量的节点数与单元数,进而减少线性方程组系数矩阵阶数,达到节约计算与存储资源的目的;再次,通过调节相邻单元节点分布规律,解决由于引入一维线性单元而产生的单元兼容、系数矩阵构建等问题;最后,搭建平面变压器模型,通过对比绕组损耗、漏感的实验值与计算值以及对比该文方法与有限元法计算、存储成本,验证了该文方法的有效性。

摘要：为了在较宽频率和磁通密度范围内实现铁磁材料损耗的准确预测,为电力变压器的优化设计提供参考,该文以经典Bertotti损耗分离模型为基础,提出一种既能考虑铁磁材料非线性,又能准确模拟谐波激励条件下材料损耗的计算模型。首先,基于正弦激励下测量的铁损数据,采用二频率法计算低频低磁通密度条件下的磁滞损耗,并求得磁滞损耗表达式。然后,根据磁通密度变化率的有效值提出动态损耗因子以计算剩余损耗,实现了铁损分离。在此基础上,考虑到磁通密度较高时铁磁材料的非线性,引入非线性修正项对损耗进行修正。最后,针对铁磁材料的实际工作条件,计算1000Hz频率范围内以及不同谐波激励工况下的损耗。结果表明,损耗计算值与实验测量值吻合度较高,验证了模型的有效性。

摘要：为研究变压器结构件中的杂散损耗问题,基于Problem 21基准族中的P21-B模型进行了详细实验研究和仿真分析.采用测量与仿真结合法对不同激励电流导磁钢板中的杂散损耗进行了测量分析,并且针对现有测量方法的不足,引入温度系数因子对其修正,得到了更为准确的杂散损耗测量结果;同时,借助工程电磁场数值计算软件MagNet,分别采用传统有限元法和有限元与阻抗边界结合法对该模型进行仿真计算.通过对比分析,发现相较于传统有限元法,有限元与阻抗边界结合法在得到较为准确的损耗结果的同时,还能减少计算成本,节省计算资源,更适合工程应用,所得结论和结果有助于通过优化设计提高变压器的性能指标.

摘要：为考察复杂激励条件下变压器铁心的磁性能,文中搭建了一种磁通密度可控的实验平台。基于变压器铁心模型,通过采用可产生任意波形的谐波电源对励磁电压波形调整的方法,实现了对变压器铁心模型中磁通密度的控制。文中分别从谐波相位、谐波阶次以及谐波含量三方面考察和分析了对变压器铁心损耗的影响,发现随着谐波阶次和谐波含量的增加铁心损耗逐渐增大,且谐波相位差的增加使局部磁滞回环扩大,从而导致铁心损耗的增大,而在谐波阶次足够高时,相位对其影响减弱,因此可忽略谐波相位对铁心损耗的影响。所得结果和结论为谐波激励条件下变压器铁心电磁场数值计算提供了数据支持,有助于通过优化设计提高变压器产品的性能。

摘要：高频下绕组损耗的快速计算方法对平面变压器精细化设计和优化有着至关重要的作用。对于垂直方向与水平方向同时存在交叉换位结构的平面变压器,其绕组损耗无法通过一维解析模型计算得到。为解决这一适用性问题,该文提出一种改进二维混合计算模型,从涡流场求解角度对绕组损耗进行计算。该模型将高度方向磁场强度考虑在内,在磁准静态假设以及二维假设基础上,以电流密度与磁场强度为变量对电磁场边值问题进行完全表述,并通过矩量法将电磁场边值问题转化为线性方程组求解问题。通过该文方法所建立线性方程组系数矩阵具有阶数较低,且不随剖分节点、单元数增加而增加的优点,达到确保一定计算精度的前提下有效节约计算成本的目标。搭建原副边匝数比为2:2的交叉结构平面变压器实验模型,对该文方法的有效性进行验证。

摘要：准确高效求解非正弦条件下的磁损耗,对电工装备发热分析及优化设计具有重要意义。为了研究脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)激励下铁磁材料的磁损耗建模方法,通过搭建磁通密度可控的PWM激励磁特性测试系统,测量获得不同工况下硅钢片的磁滞特性和损耗特性数据,并分析PWM激励的特征(电压波形、磁密波形、调制比)对损耗各分量的影响。同时,结合PWM激励时材料磁滞过程的分析,考虑电压突变为零时松弛过程对剩余损耗的影响,提出一种计及PWM激励特征及松弛过程的改进损耗分离模型,实现PWM激励下磁损耗的有效计算,并进行相关的实验验证。仿真及实验结果表明,所建立的模型具有较高的计算精度和工程适用性。

摘要：磁心损耗精确预测对于电力电子变压器的优化设计至关重要。然而,传统的磁心损耗模型在复杂激励下适用性较差,尤其对于占空比可调、高次谐波含量丰富的PWM波磁心损耗预测,计算精度显著下降。基于Jordan损耗分离模型,建立了一种考虑PWM波形特征的磁心损耗计算方法。首先,该方法根据激励波形特征,推导出相应的波形系数及等效频率来计算PWM波激励下的动态涡流损耗,将Jordan模型的适用范围从正弦拓展到PWM波激励下的磁心损耗计算;然后,分析了不同占空比激励下激励波形有效频率及高次谐波含量变化对损耗系数的影响,并对其进行数学表征,实现了整个占空比范围内磁心损耗的精确预测;最后,搭建了高频非正弦激励下软磁材料磁特性测量平台,针对1K107B纳米晶材料,测量了两种典型PWM波激励下的损耗数据。实验结果表明,所建立的磁心损耗模型具有较高的计算精度,相比于传统的Steinmetz改进公式,整体精度提高了25%。