大容量中频变压器绕组损耗计算与测试.pdf

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1、第49卷第3期电力电子技术Vo1．49，No．32015年3月PowerElectronicsMarch2015大容量中频变压器绕组损耗计算与测试张征．谢宝昌(风力发电研究中心，电子信息与电气工程学院，上海交通大学，上海200240)摘要：大容量中频变压器是固态变压器的关键器件。具有电气隔离功能且功率密度和效率高。绕组交流电阻是其关键参数之一，而绕组损耗计算是其设计的难题。此处利用傅里叶分解和有限元方法给出不同电流波形下绕组交流电阻的计算结果，理论计算结果较好地与短路测试实验结果相吻合。关键词：变

2、压器：绕组损耗；交流电阻中图分类号：TM3文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2O15)o3—0008—02ResearchandTestonWindingLossesinHighPowerMediumFrequencyTransformerZHANGZheng，XIEBao—chang(WindPowerResearchCenter，SchoolofElectronicInfomu~ionandElectricalEngineering，ShanghaiJiaoUniversity，Sh

3、anghai200240，China)Abstract：Askeycomponentinsolid—statetransformer，highpowermediumfrequencytransformerisrequiredtobeofelectricalisolationfunction，highpowerdensityandeficiency．Thewindings’alternatingcurrent(AC)一resistanceisoneofthesignificantparameters

4、．CalculationofwindinglossesorequivalentAC—resistanceisthedificultproblemofmed—ium~equencytransformerdesign．AmethodbasedonFourierdecompositionandfiniteelementmethodisproposedtocalculatetheAC-resistanceofwindingsunderdiferentcurentwaveforms．Thetheoretic

5、alresultsayereasonablycoine·identtotheexperimentalresultsbasedonshorted-circuittest．Keywords：transformer；windinglosses；alternatingcurrent—resistanceFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51307110)；ScienceandTechn—ology

6、CommitteeProjectofShanghai(No．1ldz120020)1引言对不同结构的变压器具有通用性．但推导中存在理想近似，未考虑到绕组结构不同对结果的影响：固态变压器是一种适用于智能电网应用的新与之相比有限元方法可对不同结构绕组建立各自型变压器，是智能电网的核心设备之一。大容量中的模型，计算结果更精确。因此，此处采用有限元频变压器作为固态变压器的关键器件．不仅要承担方法进行大容量中频变压器绕组损耗的分析。电气隔离任务，而且要有很高的功率密度和效率fl1。双移相桥隔离型双向直流变换

7、器因其高效铁心损耗和绕组损耗是变压器设计的要点．是优率和高可靠性，可作为固态变压器中负责能量传化变压器参数的重要依据。工作在工频条件下的递的核心部件，但其调制波形为非标准正弦波。电力变压器，绕组损耗可直接用直流电阻计算。但文献[3]中只涉及正弦波激励条件下的求解，为分对于工作在千赫兹级的中频变压器．磁路结构尺析非正弦波激励下变压器绕组的损耗。此处基于寸缩小，绕组的邻近效应和趋肤效应显著增强，此有限元方法和傅里叶分解进行求解。时需用绕组的交流电阻来计算绕组损耗。对于求此处所使用的35kVA／672V

8、．2kHz芯式变压解大容量中频变压器绕组交流电阻，文献[2]通过器为设计搭建的双向隔离型直流变换器实验样分析变压器绕组范围内磁场分布得出理论推导结机的关键部件对其在不同电流波形下绕组的交果，文献【3]使用有限元方法来分析。理论分析法流电阻值进行分析．首先利用有限元方法求解．然后通过短路实验求得在不同电流波形下绕组基金项目：国家自然科学基金(51307110)；上海市科委项的交流电阻．由于条件限制，只进行了三角波和目(1ldzl200204)不同占空比梯形波下的实验。实验结果与理论分