非共振态下空心变压器的理论分析与实验研究

研究了非共振态下运行的空心变压器 ,比较了电阻和电感负载下变压器传输特性的不同 ,即前者电流电压传输比与频率有关而后者无关 。

螺旋线型空心变压器充电特性实验研究

利用脉冲变压器与陡化开关结合的方式,可以更容易地构造出在紧凑性、稳定性及寿命等方面性能优良的高压脉冲源。相比于铁心式变压器,空心螺旋线型变压器不含铁心,通过初次级绕组进行能量耦合,因而在体积、重量和峰值输出变比等方面更具优势。笔者对空心变压器的基本理论进行了分析,研制了设计变比3:660,带载电容100 p F,输出电压峰值为150.0 kV的油浸式变压器样机。通过初级和次级电容构成谐振充电回路,并采用快速晶闸管作为低压侧放电控制开关,对空心螺旋线型变压器的充电特性进行了实验研究。实验结果表明,空心变压器样机在初级电容为6.0μF时,输出变比可达到150左右,增大初级电容有利于增大输出变比但能量传输效率反而会下降,实际设计时要综合考虑变比与效率。

基于CCVS等效空心变压器的戴维南定理分析

结合空心变压器的电气分析在教学中的特点,分析了空心变压器的基本结构和基本特点,运用电流控制电压源CCVS对之进行了等效变换,然后将空心变压器的输入电路和输出电路看成一端口,运用戴维南定理分别对其输入端口和输出端口等效成一个电压源与一个电阻的串联形式,并进行了详细的讨论.

基于理想变压器对空心变压器的等效分析

本文通过把空心变压器等效成含全耦合变压器的等效电路,再等效成含理想变压器的等效电路的方法,使空心变压器的初、次级回路用变比为n的理想变压器联系起来,由此借助理想变压器的分析方法,进行变换电压、变换电流和变换阻抗的有关计算。此方法比目前一般采用的三种方法更简便。

基于空心超导变压器的可控阻抗型限流器试验

可控阻抗型超导限流器是一种新型的故障限流器,它由空心超导变压器和脉宽调制(PWM)变流器组成。系统正常运行时,变流器的输出电流与系统电流满足一定关系,使得超导变压器一次侧两端电压被补偿为0,限流器对系统无影响。当发生短路故障时,通过控制变流器输出电流的幅度和相位来调节限流器等效接入系统的阻抗,进而实现限流目的。为检验该限流器的有效性及空心超导变压器的可行性,进行了小型样机的试验研究。试验结果与理论分析相符,这对下一步开展可控阻抗型超导限流器在实际电力系统中的应用有重要指导意义。

空心超导变压器参数设计对可控阻抗型限流器性能的影响

介绍了可控阻抗型超导限流器的电路结构和工作原理,该限流器由空心超导变压器及PWM变流器组成。故障发生后,通过变流器控制变压器二次侧注入电流的相位和幅值,进而调节限流器的等效阻抗,从而实现抑制短路电流的目的。针对空心超导变压器参数设计对限流器工作性能的影响,以初始补偿电流、不同工作模式下的限流阻抗以及变流器的功率传输为指标,进行了理论研究;以该型限流器在一个三相接地系统的应用为例,利用Matlab建立仿真模型,分析了不同变压器参数下限流器工作性能的差别。仿真结果与理论分析相符,得出如下结论:增大变压器一次侧自感有利于加强限流能力;增加变比会导致初始补偿电流的上升;提高耦合系数有助于降低变流器的无功功率输出。

高温超导空心变压器椭圆磁场计算分析

变压器的磁场研究对于高温超导变压器的设计具有非常重要的意义,尤其是对高温超导空心变压器。由于每一条磁力线均直接作用于线圈,因此磁场对高温超导空心变压器临界电流和交流损耗磁场的影响更为显著。文中通过数学计算,得出高温超导空心变压器在其空间任一点产生的磁场为形状和大小,论证了该磁场为带旋转分量的椭圆形磁场,并通过有限元仿真验证计算结果。

空心超导变压器参数对电压补偿型超导限流器性能的影响

电压补偿型超导限流器是一种新型的超导限流器,由空心超导变压器和脉宽调制PWM变流器组成。基于其电路结构和工作原理,分析了不同空心超导变压器参数对限流器工作性能的影响,通过调节空心超导变压器二次侧的注入电流,可以控制限流阻抗的大小,达到限制故障电流的目的,限流效果与变压器一次侧自感系数的大小有关,变压器一次侧自感系数越大,限流能力越强,然而当变压器一次侧线圈自感系数一定时,空心超导变压器的变比和耦合系数的变化不会对限流能力造成影响。以电压补偿型超导限流器在一个单相接地系统的应用为例,利用Matlab/simulink进行仿真分析,仿真结果与理论分析相符。

应用于PFN-Marx发生器重频充电的紧凑空心脉冲变压器

通过理论分析研究了一种高能量转换效率(高于50%)的紧凑重频空心脉冲变压器。这种脉冲变压器可以应用于PFN-Marx发生器的重频充电。通过深入分析脉冲变压器的等效模型,得到了脉冲变压器能量转换效率、次级电压峰值、初级电流峰值以及初级电流变化率最大值的表达式,并与Pspice软件的模拟结果进行比较。结果表明:理论计算的电压、电流波形与模拟计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性。同时,通过理论分析得到了能量效率大于50%的脉冲变压器结构尺寸。

铁心变压器研究性实验设计

铁心变压器由于铁心的作用致使等效电路和功率关系比较复杂。经过多年研究,提出将铁心能量损耗和储放等效到原、副边绕组,将铁心变压器等效为空心变压器,并设计等效电路进行验证;提出单独测量变压器各项复功率的方法并对所测功率进行修正,以检验功率关系。实验表明,铁心变压器的等效处理和复功率的测量是成功的。据此设计了铁心变压器研究性自主性实验,并介绍了这一创新实验的设计思想。

原副边串联补偿的电压型耦合电能传输系统设计

在分析变压器原副边串联补偿的电压型感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统的电压传输函数主要参数的基础上,给出一种基于电压传输特性的ICPT系统参数设计方法。基于电路的建模和分析,给出系统的电压增益函数。以一手持式电子设备充电平台的应用为例,讨论系统主要参数变化对电压增益特性的影响,并给出部分参数的取值范围。基于模型参数的分析结果,给出了电压型ICPT系统的参数设计过程。实验结果证明了模型的准确性和所提方法的可行性。

EAST中性束注入器打火保护的缓冲器设计

为了保护国家重大科学工程超导托卡马克聚变实验装置(EAST)的中性束注入器在高压打火故障时免受损坏,设计了一种简单可靠的缓冲器(snubber),它是一种不需要偏置电源电路的无源保护单元,而且采用空心变压器以避免铁心缓冲器带来的饱和限制,使设计简化。设计时首先分析放电回路并利用状态方程求解其等效电路。再根据已知的EAST中性束注入(NBI)电源的系统参数分析L、R、C对解的影响从而确定snubber优化的模型参数。通过放电回路的PSPICE建模仿真放电过程的结果与上面计算结果一致。设计的snubber经L、R和C的合理匹配满足了不同的传输线长度和不同杂散电容的NBI电源系统,具有工程应用价值。

一种新型的高功率微波脉冲功率源研究

从微波器件角度提出一种新型脉冲功率源,采用脉冲空心变压器技术路线,通过特殊设计,使初级线圈不仅为次级线圈提供变化磁通,也产生脉冲高压,脉冲高压对脉冲形成线充电,然后产生微波器件需要的电子束,同时初级线圈也可以为微波器件提供相应较强的引导磁场,从而实现脉冲功率源同时为微波器件提供电子束和相应的引导磁场。该新型脉冲功率源可以在一定工作范围内较好地提高脉冲功率源的利用效率,尤其是在小型化结构方面更为明显。

关于耦合电感电路的教学研究

从同名端的定义出发,理清了耦合电感电路的概念、给出了判断互感电压极性的简单方法。采用戴维宁定理,推导确定了空心变压器的去耦等效电路;同时给出了空心变压器的二端口等效电路及参数,指出在等效过程中无须考虑同名端和互感电压极性的问题。由理想变压器的等效电路模型,推导确定了实际铁心变压器的等效电路,进一步说明铁心变压器不能变换直流的原因。文章最后给出了全耦合变压器的等效电路。

净化煤的干磁分离法

利用干磁分离作用可以有效地从煤中分离出灰泥及硫化物,煤中含炭的成份是抗磁体而含硫的物质是顺磁体,而灰的成份则属于非磁体,这样就可以通过对煤加以磁化的办法,把灰从煤中分离出来.磁分离的原理是基于磁性材料的性质,即顺磁、抗磁及非磁性.有一种叫高梯度超导磁分离器,它的工作是靠两个磁化强度在64立方英尺的空心变压器.现在这种磁分离器已经商品化,

电压补偿型超导限流器在三相电网中的故障限流特性

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的单相电路结构和工作原理,提出了一种关于电压补偿型超导故障限流器的三相电路结构,并对其在三相电力系统发生不同故障时的运行特性进行了分析。利用Matlab/simulink建立仿真模型,仿真结果表明该电压补偿型SFCL的三相拓扑结构具有一定的可行性,对系统中发生不同短路故障时的短路电流都具有良好的限制作用。

基于磁集成设计的超高频谐振反激变换器研究

研究了一种基于磁集成设计的超高频谐振反激功率变换器,通过充分利用电路中的寄生参数,减小了电路中无源器件的数量,从而进一步提升变换器的功率密度.采用空心PCB电感构建松耦合变压器,利用其漏感作为谐振电感、功率管寄生电容作为谐振电容构建谐振网络.通过合理设计变压器电学参数,保证了功率器件软开关的实现.然后,基于Wheeler公式对空心变压器的几何结构进行估算.进一步地,基于有限元仿真对空芯变压器的结构进行调整,结合设计目标实现了空心变压器的精确设计.最后搭建了30 MHz,25 W的超高频谐振反激变换器样机.额定功率下,样机达到了80.5%的效率和5.5 W/cm^(3)的功率密度,验证了以上方法的有效性.

高频开关变换器中的磁元件(Ⅱ)——电感与变压器

电感与变压器是开关变换器中不可缺少的磁元件,文中介绍其基本原理,并简要叙述某些磁元件的结构、性能与应用,如饱和电感、平面变压器、空心PCB变压器、集成磁元件等,还介绍了压电变压器的原理。

烟气脱硫用大功率直流高压电源综述

介绍了烟气脱硫用大功率直流高压电源的现状，从原理上介绍了研制大功率直流高压电源的各种可行技术途径及其优势和难点。