YASA轴向磁通永磁电机定子槽漏感计算

定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效磁网络模型准确计算槽内微小单元储存的磁场能量,进而计算定子槽漏感。基于所提出的方法,进一步研究定子结构参数以及极槽配合对YASA电机定子槽漏感的影响规律。有限元仿真和实验结果表明,该文所提出的YASA电机定子槽漏感计算方法的可行性和准确性。

基于镜像法的高频圆导线变压器漏感计算模型

高频变压器漏感是影响固态变压器功率传输特性及运行可靠性的一个重要参数,在设计阶段需要对其进行快速、精确的预测。由于数值法计算成本高昂,难以满足变压器设计阶段快速预测漏感的要求,目前常采用解析法计算漏感参数。基于一维磁场假设的计算模型忽略了绕组端部效应的影响,无法准确估计漏感。多数二维计算模型虽然考虑了横向漏磁通的影响,但泊松方程的求解及电流密度的级数表征导致其计算过程过于繁琐。因此,该文基于镜像原理准确提取磁芯窗口区域的漏磁场,推导该区域直流漏磁能量的解析表达式,并引入计及绕组集肤效应和邻近效应的频率相关因子,揭示宽频区间内漏感的衰减规律,建立能够同时考虑频变特性和绕组端部效应的漏感解析计算模型。最后,搭建漏感测量平台,针对具有不同孔隙率的变压器样机开展详细的实验研究。结果表明:所建模型的最大相对误差不超过5%,验证了该模型的准确性和有效性。

考虑中频变压器非理想几何结构的通用漏感解析模型

中频变压器非理想几何结构引起的畸变磁场对漏感解析计算精度有较大影响,进而影响变压器设计及变换器运行特性和效率特性。首先针对副边绕组为非理想几何结构的漏感解析计算问题,基于叠加定理和洛氏高度等效方法,将传统只考虑纵向漏磁场的一维模型,改进为综合考虑纵向和横向漏磁场的二维模型,显著提升计算精度,并依据此模型提出一种通用漏感优化方法。进一步,针对原副边均为非理想几何结构情况,引入洛氏叠加区域,将原副边非正交且耦合的横向漏磁场能量考虑在内,提出一种计及中频变压器非理想几何因素的通用解析模型,计算误差在7.5%以下。仿真和实验验证了模型的准确性和通用性。

双九相同步电机定子漏感计算

双九相同步电机是一种新型多相电机,目前鲜见相关研究文献。为计算双九相同步电机数量多达数百的定子漏感参数,文中简述了该电机绕组布置形式,根据双九相同步电机槽漏磁场、端部磁场和谐波磁场的特点,采用数值计算方法推导了定子槽漏感、端部漏感和谐波漏感计算方法。槽漏感计算从单个槽出发,采用对槽形进行分区域和分片的方法计算磁场能量;端部漏感计算从单个线圈出发,采用离散化的Biot-Savart定律计算磁场磁链,其中端部线圈分段采用大段划分和小段细分的方法,磁通积分区域网格化离散采用不同区域不同离散网格的方法,谐波漏感计算从单个线圈出发,并考虑电机斜槽对谐波漏感的影响,利用总电感减去基波电感的方法进行计算。所用分析方法通用性强,对绕组连接结构复杂的多相电机定子漏感参数计算优势明显。通过理论计算数据与实验室小型原理样机的试验数据对比分析,间接验证了所用计算方法的正确性,为工程样机的各种性能分析和含有双九相同步电机的系统分析计算提供参考。

绕线转子无刷双馈电机漏感计算

为准确计算和测定绕线转子无刷双馈电机漏感参数,该文根据绕组电流在电机内不同位置所建立漏磁场的不同特点,推导槽漏感、端部漏感、谐波漏感计算公式。求解槽漏感时建立单槽槽漏磁场能量模型,分区域分层计算该槽漏磁场能量,利用叠加定理求出槽内导体漏感,参考网络图论列写关联矩阵求出各相槽漏感。求解端部漏感时,引入气隙电流和镜像电流,在均匀介质中建立线圈端部漏感计算模型,采用离散化的毕奥-萨伐尔定律求解两线圈间端部漏磁链,列写关联矩阵求出各相端部漏感。求解谐波漏感时,由于气隙长度相等使得磁动势波形与磁通密度波形具有相似性,对两种极对数的磁场,分别利用总电感减去基波电感计算两线圈间的谐波互感,列写关联矩阵求出各相谐波漏感。根据该模型计算一台不等匝同心式绕线转子无刷双馈电机漏感参数,通过与堵转试验及传统方法所得数据对比,验证了该方法的准确性。

基于PWM调制的高漏感变压器三相输出平衡控制

针对电力机车用高漏感变压器在运行中常出现的三相输出电压不平衡问题,以新型集成电抗器于一体的电力机车辅助电源逆变输出变压器为研究对象,通过建立电压闭环PWM调制以达到平衡三相输出电压和提高变压器供电质量的目的。建立了变压器与电抗器的高漏感磁集成模型,通过能量法计算得到高漏感变压器的漏感参数,并与低通滤波器的电抗器参数相匹配;基于Simulink进行高漏感变压器的工况模拟,得到在实际运行过程中三相负载不稳定的情况下产生的三相输出电压不平衡问题;建立输出电压波形闭环控制回路,对逆变器的PWM开关信号输入进行调制。结果表明:利用能量法计算的变压器漏感值与实测值误差在10%以内,通过PWM调制瞬时电压闭环控制能有效抑制三相输出电压不平衡问题,提高逆变输出变压器的供电质量。

一种特殊绕线型转子槽漏感和谐波漏感的计算

根据槽漏感和谐波漏感的基本概念,提出精确计算特殊结构绕线型转子槽漏感和谐波漏感的方法,并利用C语言编程和谐波分析程序,以一种54槽特殊转子为例,计算其电感参数.

Y/Δ接线变压器漏感参数的识别方法

提出一种变压器漏感的识别方法,该方法无需改变变压器Δ侧的TA配置,无需测量绕组电流,直接利用Δ侧线电流,在分相列写回路方程的基础上,消去Δ侧绕组环流的影响,利用最小二乘法识别漏感,解决了Y/Δ接线方式下三相变压器的漏感计算问题。讨论了T型等效电路模型中漏感参数的可辩识性和算法的误差,指出只有在系统处于暂态过程中,才可以有效地对漏感参数进行辩识。给出了一种提高识别算法准确性的改进方案,并对方案进行了验证。EMTP仿真结果表明,基于该算法能够正确识别各相的漏感,虽然由于模型误差可能会使结果存在偏差,但漏感的内部故障特征明显,可以用于构建超高压大容量变压器及220kV以下电力变压器的新型保护原理,具有良好的应用前景。

一种间接测算推挽变压器漏感的新方法

电子变压器集中等效参数的具体数值与试验条件直接相关,该文结合功率器件的开关状态对推挽变压器的交链磁通进行了详细分析,提出在对漏感进行测算时应根据能量流向的不同而采用相应的方法:初次级绕组之间的漏感宜通过额定电压满负载条件下的阶跃响应来计算;两初级线圈间的漏感宜通过切换最大电流时的尖峰电压来计算。实验验证了测算结果的正确性。

高频变压器绕组交流电阻和漏感的一维模型

本文从变压器线圈电磁场分布出发,分析了高频薄型变压器绕组交流电阻和漏感的一维模型。一维模型不能区分不同的绕组导线类型,难以揭示不同导线排列所产生的效果。但是检验结果表明,它仍具有一定的适用性。

基于耦合漏感的四绕组变压器暂态模型及短路计算

为确保含四绕组变压器的变电站保护整定可靠性,需研究精细化的四绕组变压器暂态模型及其短路计算等值电路。分析常规变压器等值电路的不足,推导了修正的耦合漏感等值电路,根据三相三柱式四绕组变压器的拓扑结构,运用对偶性原理建立了基于耦合漏感的四绕组变压器电路-磁路暂态模型;利用漏磁路的互阻抗远小于漏阻抗的特点,推导了用于短路计算的四绕组变压器简化等值电路以及零序阻抗。根据某地220 k V变电站实例进行仿真计算,结果表明所提出的四绕组变压器暂态模型及短路计算方法能够更准确地计算含四绕组变压器变电站的短路电流。

基于约束最小二乘法的变压器三相漏感辨识算法

对于变压器保护,当前提出的功率差动原理、磁通特性识别法、等值电路参数鉴别法及基于变压器的回路方程法等都要求预知原副边各相的绕组电阻和漏感参数。文中提出一种三相漏感的辨识方法,不需改变三角形侧的电流互感器配置,只通过测量空载合闸瞬时的线电压和线电流,利用约束最小二乘法进行2次辨识后,就能够快速、准确地辨识出原副边绕组漏感。通过EMTP仿真和变压器动模试验,表明该算法能够正确辨识各相漏感,误差很小,具有较好的应用价值。

基于Levenberg-Marquadt的非线性最小二乘新型换流变压器漏感矩阵识别法

在对新型换流变压器的保护研究中,漏感参数的识别尤为重要。鉴于该换流变压器的特殊绕组结构,本文首次推导出以漏感参数的矩阵形式来表征这种结构的特殊性,并提出一种基于Levenberg-Marquadt的非线性最小二乘算法用于此漏感参数矩阵识别,在对正常及各种外部故障情况下的仿真中应用该方法均正确识别了漏感参数矩阵,且求得的参数误差很小,而对各种内部故障情况下漏感参数矩阵的辨识误差较大,能有效地与前者区分。该漏感参数的识别方法不仅能降低数学建模的冗余性,而且还能处理新型换流变压器的电压电流数据中的共线性问题,从而准确快捷地识别出漏感参数矩阵,并且避免识别过程陷入局部最优。本文提出的新型换流变压器漏感参数的快速识别方法,为进一步研究新型换流变压器的保护打下一定的理论基础。

基于有限元仿真的高频高压变压器分段绕组漏感设计方法

为实现高频高压变压器漏感参数的精确控制,提出了一种结合有限元仿真和绕组分段概念的漏感设计方法。首先,将低压绕组分段,并对漏磁路进行集中参数等效。类比平面几何直线公理,给出各分段绕组匝数分配调节过程中漏磁路磁阻恒定这一假定,并由此推导出漏感同各分段匝数及2—3种给定特例漏感值之间的关系式。然后,通过有限元仿真求得特例情况下的漏感值。最后,以低压绕组两分段为例,对3种布局、4种气隙分情况讨论,并将有限元仿真结果同该方法计算结果进行了对比。结果表明:不同布局、气隙搭配组合下的漏感相对误差均在可接受范围内。此外,漏感调节过程中,励磁电感的变化很小,进一步验证了该设计方法的有效性和适用性。

基于矢量磁位法的多相感应电机定子端部漏感计算

为计算计及喇叭口的多相感应电机定子绕组的端部漏感,提出了基于矢量磁位的数值计算方法。该文通过矢量磁位沿线圈端部的线积分计算磁通进而求取线圈间端部漏感,该方法与通过磁密的面积分来计算磁通的传统方法相比,可方便处理定子绕组复杂的端部结构,提高计算速度与结果的准确性。矢量磁位法沿用将线圈间端部漏感与关联矩阵相结合计算相间端部漏感的总体思路,具有应用灵活、通用性强的优点。以某15相感应电机为例,给出了矢量磁位法计算端部漏感的计算过程,通过对计算结果的分析说明了矢量磁位法计算端部漏感的有效性。

次级边缘漏感对高速直线感应电机性能的影响

由电磁场的基本理论并结合磁场能量法,导出了高速直线感应电机次级的边缘等效气隙和边缘漏感的解析公式。通过考虑次级边缘漏感集总参数模型,分析得到该漏感对电机特性的影响规律。利用Maxwell3D软件建立三维有限元分析模型,得到了电机的电磁推力曲线。设计试验用原型样机进行试验,验证了所求次级边缘漏感参数计算公式的有效性和实用性。

大功率中频变压器漏感计算及其校正方法

为在设计阶段对大功率中频变压器漏感值进行准确法估算,基于中频变压器一维等效模型,根据漏磁场分布特征,通过能量法进行了变压器漏感参数解析公式推导。在此基础上,根据理想漏磁场模型与实际的差异,修正了解析公式中绕组的电导率与漏磁场的计算高度。通过比较两台样机在50 Hz^10 k Hz频段下的漏感实测与计算结果,证实了对这2个参数同时进行校正,可使变压器漏感计算误差减小到5%以内,并进一步分析了仍然存在的误差产生的原因。通过样机1与样机2的漏感值对比,证明了绕组交叉换位技术可有效减小变压器漏感。

基于变压器一维模型的漏感分析与研究

以反激变换器为例,通过对开关管关断时漏源电压和多路输出时输出误差的数学描述,阐述了漏感的危害,从高频变压器的一维模型出发,提出匝间距离、透入深度、线圈窗口在x轴上的宽度等是影响高频变压器漏感大小的主要因素,通过增大绕组宽度和绕组高宽比,增加绕组之间的耦合程度即可减少漏感。最后通过实验验证了该减小漏感方法的可行性,此结论在高频变压器的工程应用中具有普遍指导意义。

三绕组变压器传统T型等效漏感在涌流过程中的适用性分析

三绕组变压器无法构建与两绕组变压器类似的具有准确物理意义的T型等效电路。采用微分方程证明三绕组变压器传统T型等效电路的2种推导过程都存在忽略励磁支路和解耦变换的局限性,进而提出基于受控电感的等效电路和准确漏感表达式。指出传统等效漏感与真实准确漏感存在物理概念差异和理论数值误差,揭示中压侧的传统等效漏感为零的本质原因。与基于现场录波的实测准确漏感相比,高压内置型高阻抗变压器的传统等效漏感误差较大,产生的空投零序电流偏差较大,影响保护整定、事故分析及措施改进,会增加误动风险。因此,传统等效参数不适合分析此类涌流问题,建议采用文中所提实际准确参数进行分析计算。

基于零模电流与环流比例关系的变压器漏感参数获取方法

从分析变压器暂态涌流特性出发,致力于得到变压器各侧漏感值。首先推导了变压器回路方程,然后得到了原方零模电流和三角绕组环流的比例关系,并求出了自漏感表达式。针对220 kV变压器三角绕组环流无法测量的问题,基于三角绕组环流与原方不饱和相电流平衡的特点,采用原方不饱和相电流代替环流。从而求出零模电流与选定的不饱和相电流的准比例系数,进一步通过判别不饱和时间区间,以该区间内的平均值作为所求的比例系数,最后通过上述表达式计算出自漏感。该方法通过了改进变压器模型仿真验证和现场录波的应用。