本文關(guān)鍵詞：96kVA高壓中頻變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 中頻靜電除塵 變壓器 多物理場(chǎng)模型 優(yōu)化布線 雙二維有限元法

【摘要】：隨著我國(guó)工業(yè)化的加速發(fā)展,治理煤炭燃燒污染成為環(huán)境保護(hù)的重要課題。燃煤產(chǎn)生的主要污染物是粉塵,相比其他除塵技術(shù),電除塵方式具有可控性強(qiáng)、耗能少、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。中頻除塵電源以其功率等級(jí)大、安全性好以及從工頻方案升級(jí)改造成本低等特點(diǎn),成為各種電除塵方案中的理想選擇。中頻大功率變壓器連接了電源柜和除塵器本體,是除塵方案的核心部分,本文的主要工作即是圍繞中頻靜電除塵變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)展開。本文首先介紹了中頻靜電除塵方案的基本原理,分析了中高頻大功率變壓器設(shè)計(jì)研制的難點(diǎn)。介紹了變壓器的多物理場(chǎng)模型,分析并計(jì)算了本文采用的口字型磁芯的磁阻的計(jì)算方法；介紹了變壓器分布電容的解析計(jì)算公式；討論并比較了不同的變壓器磁芯損耗的計(jì)算方法；介紹了變壓器溫升的計(jì)算方法。本文重點(diǎn)介紹了變壓器導(dǎo)線的中高頻計(jì)算模型。對(duì)比分析了不同種類導(dǎo)線的中高頻電阻與電感計(jì)算方法,給出了面積等效原理。分析了交流電阻與電感解析表達(dá)式中誤差的來(lái)源及影響誤差的關(guān)鍵物理量,通過有限元仿真與小功率樣機(jī)實(shí)驗(yàn),優(yōu)選了交流電阻計(jì)算方法。介紹了Hurley教授提出的根據(jù)繞組層數(shù)計(jì)算優(yōu)化導(dǎo)線直徑的基本原理及公式,分析了采用這種方法產(chǎn)生誤差的原因�；诳刂谱兞糠�,設(shè)計(jì)了多組布線方案的對(duì)比,根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果,提出了基于圓形導(dǎo)體的電感及變壓器優(yōu)化布線方法,建立了數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了驗(yàn)證。在理論模型分析與驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步做了仿真與硬件方面的工作。分析了變壓器設(shè)計(jì)的各項(xiàng)約束條件,介紹了適用于EE磁芯的雙二維有限元仿真法,將其適當(dāng)改造并應(yīng)用于口字型磁芯的仿真之中,在保證仿真精度的同時(shí)提高了效率。優(yōu)化改進(jìn)了變壓器設(shè)計(jì)流程,將雙二維有限元仿真法內(nèi)置于變壓器設(shè)計(jì)流程之中,提高了設(shè)計(jì)的效率。優(yōu)化設(shè)計(jì)流程基于最小值優(yōu)化解法,在滿足變壓器設(shè)計(jì)約束的基礎(chǔ)上可以找到優(yōu)化系統(tǒng)性能的設(shè)計(jì)方案,根據(jù)優(yōu)化方案制作了若干中頻大功率變壓器樣機(jī)。結(jié)合解析計(jì)算公式、有限元仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試,提取了變壓器的分布參數(shù)并進(jìn)行分析,驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)方案的可行性與準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：中頻靜電除塵 變壓器 多物理場(chǎng)模型 優(yōu)化布線 雙二維有限元法
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM432
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 高壓中頻大功率變壓器12-17
• 1.2.1 除塵變壓器研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 中高頻大功率變壓器研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 變壓器的多物理場(chǎng)模型19-33
• 2.1 中高頻變壓器的參數(shù)分布模型19-20
• 2.2 變壓器的磁路模型20-21
• 2.2.1 磁阻的計(jì)算定義20-21
• 2.2.2 字型變壓器總磁阻計(jì)算21
• 2.3 中高頻變壓器的寄生電容21-26
• 2.3.1 變壓器寄生電容的組成21-22
• 2.3.2 基本結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算22-23
• 2.3.3 簡(jiǎn)化的層間電容計(jì)算方法23-24
• 2.3.4 繞組電容折合方法24-25
• 2.3.5 繞組與其他結(jié)構(gòu)電容25-26
• 2.4 變壓器的磁芯損耗26-28
• 2.4.1 計(jì)算磁芯損耗的Steinmetz公式26
• 2.4.2 改進(jìn)的Steinmetz公式26-27
• 2.4.3 磁芯損耗分離計(jì)算法27-28
• 2.5 變壓器導(dǎo)線的交流效應(yīng)28-29
• 2.6 變壓器的熱模型29-31
• 2.6.1 變壓器中的熱傳遞29-30
• 2.6.2 變壓器中的等效節(jié)點(diǎn)熱模型30-31
• 2.7 本章小結(jié)31-33
• 第三章 變壓器導(dǎo)線交流效應(yīng)建模33-53
• 3.1 導(dǎo)體中的渦流效應(yīng)33-35
• 3.1.1 集膚效應(yīng)33-34
• 3.1.2 鄰近效應(yīng)34-35
• 3.2 交流電阻解析計(jì)算方法35-40
• 3.2.1 Dowell公式35-37
• 3.2.2 Ferreira公式37-38
• 3.2.3 面積等效原理38-39
• 3.2.4 利茲線的交流損耗39-40
• 3.3 交流電感解析計(jì)算方法40-41
• 3.4 正交磁場(chǎng)強(qiáng)度分量與邊緣效應(yīng)41-42
• 3.5 邊緣效應(yīng)補(bǔ)償方法及精度分析42-50
• 3.5.1 交流電阻邊緣效應(yīng)補(bǔ)償公式42-43
• 3.5.2 麥克斯韋方程組和有限元法43-44
• 3.5.3 交流電阻補(bǔ)償公式精度分析44-48
• 3.5.4 交流電感補(bǔ)償公式精度分析48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-53
• 第四章 變壓器導(dǎo)線優(yōu)化布線方法53-77
• 4.1 給定層數(shù)的繞組優(yōu)化方法53-58
• 4.1.1 銅箔繞組厚度優(yōu)化方法53-56
• 4.1.2 銅箔繞組厚度優(yōu)化誤差分析56-57
• 4.1.3 圓導(dǎo)線及利茲線優(yōu)化方法57-58
• 4.2 繞組布線的損耗比較分析58-66
• 4.2.1 銅和鋁箔相同厚度情況對(duì)比58-60
• 4.2.2 銅和鋁箔相同最優(yōu)滲透率情況對(duì)比60-61
• 4.2.3 矩形導(dǎo)線與銅箔相同電阻情況對(duì)比61-62
• 4.2.4 矩形導(dǎo)線與銅箔相同厚度情況對(duì)比62-63
• 4.2.5 圓導(dǎo)線參數(shù)掃描情況對(duì)比63-66
• 4.3 電感優(yōu)化損耗布線方法66-70
• 4.3.1 優(yōu)化導(dǎo)體直徑布線方法67-69
• 4.3.2 減小導(dǎo)體直徑的布線方法69-70
• 4.4 變壓器優(yōu)化損耗布線方法70-72
• 4.5 優(yōu)化損耗布線的數(shù)學(xué)模型72-73
• 4.6 優(yōu)化損耗布線驗(yàn)證73-76
• 4.7 本章小結(jié)76-77
• 第五章 中頻高壓變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)77-93
• 5.1 中頻靜電除塵拓?fù)涔ぷ髟?/span>77
• 5.2 中頻變壓器設(shè)計(jì)約束77-81
• 5.2.1 高壓絕緣要求78-79
• 5.2.2 磁芯材料及形狀選擇79-81
• 5.2.3 導(dǎo)線布線方法81
• 5.3 中頻變壓器數(shù)值計(jì)算參數(shù)提取方法81-85
• 5.3.1 漏感參數(shù)提取與能量法81
• 5.3.2 雙二維電磁場(chǎng)有限元分析81-83
• 5.3.3 口字型磁芯的二維磁阻模型83-85
• 5.3.4 二維電場(chǎng)電容參數(shù)的提取85
• 5.4 中頻變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法85-87
• 5.5 中頻變壓器的樣機(jī)研制與實(shí)驗(yàn)87-92
• 5.5.1 中頻變壓器的樣機(jī)研制87-88
• 5.5.2 非晶合金材料特性測(cè)試88-90
• 5.5.3 中頻變壓器的損耗測(cè)試90
• 5.5.4 中頻變壓器的電感測(cè)試90-91
• 5.5.5 中頻變壓器的電容測(cè)試91
• 5.5.6 中頻變壓器的運(yùn)行測(cè)試91-92
• 5.6 本章小節(jié)92-93
• 第六章 總結(jié)與展望93-95
• 6.1 本文工作的總結(jié)93
• 6.2 今后工作的展望93-95
• 致謝95-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及成果101

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張征;謝寶昌;;大容量中頻變壓器繞組損耗計(jì)算與測(cè)試[J];電力電子技術(shù);2015年03期

2 李子欣;王平;楚遵方;朱海濱;李耀華;;面向中高壓智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器研究[J];電網(wǎng)技術(shù);2013年09期

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本文編號(hào)：884305