本文關鍵詞：96kVA高壓中頻變壓器優(yōu)化設計研究

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

【摘要】：隨著我國工業(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,電除塵方式具有可控性強、耗能少、效率高等諸多優(yōu)點。中頻除塵電源以其功率等級大、安全性好以及從工頻方案升級改造成本低等特點,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)化設計展開。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計研制的難點。介紹了變壓器的多物理場模型,分析并計算了本文采用的口字型磁芯的磁阻的計算方法；介紹了變壓器分布電容的解析計算公式；討論并比較了不同的變壓器磁芯損耗的計算方法；介紹了變壓器溫升的計算方法。本文重點介紹了變壓器導線的中高頻計算模型。對比分析了不同種類導線的中高頻電阻與電感計算方法,給出了面積等效原理。分析了交流電阻與電感解析表達式中誤差的來源及影響誤差的關鍵物理量,通過有限元仿真與小功率樣機實驗,優(yōu)選了交流電阻計算方法。介紹了Hurley教授提出的根據(jù)繞組層數(shù)計算優(yōu)化導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�,設計了多組布線方案的對比,根據(jù)對比分析結果,提出了基于圓形導體的電感及變壓器優(yōu)化布線方法,建立了數(shù)學模型并進行了驗證。在理論模型分析與驗證的基礎上,本文進一步做了仿真與硬件方面的工作。分析了變壓器設計的各項約束條件,介紹了適用于EE磁芯的雙二維有限元仿真法,將其適當改造并應用于口字型磁芯的仿真之中,在保證仿真精度的同時提高了效率。優(yōu)化改進了變壓器設計流程,將雙二維有限元仿真法內(nèi)置于變壓器設計流程之中,提高了設計的效率。優(yōu)化設計流程基于最小值優(yōu)化解法,在滿足變壓器設計約束的基礎上可以找到優(yōu)化系統(tǒng)性能的設計方案,根據(jù)優(yōu)化方案制作了若干中頻大功率變壓器樣機。結合解析計算公式、有限元仿真及實驗測試,提取了變壓器的分布參數(shù)并進行分析,驗證了本文設計方案的可行性與準確性。
【關鍵詞】：中頻靜電除塵 變壓器 多物理場模型 優(yōu)化布線 雙二維有限元法
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 變壓器的多物理場模型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 磁阻的計算定義20-21
• 2.2.2 字型變壓器總磁阻計算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 基本結構的電容計算22-23
• 2.3.3 簡化的層間電容計算方法23-24
• 2.3.4 繞組電容折合方法24-25
• 2.3.5 繞組與其他結構電容25-26
• 2.4 變壓器的磁芯損耗26-28
• 2.4.1 計算磁芯損耗的Steinmetz公式26
• 2.4.2 改進的Steinmetz公式26-27
• 2.4.3 磁芯損耗分離計算法27-28
• 2.5 變壓器導線的交流效應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)點熱模型30-31
• 2.7 本章小結31-33
• 第三章 變壓器導線交流效應建模33-53
• 3.1 導體中的渦流效應33-35
• 3.1.1 集膚效應33-34
• 3.1.2 鄰近效應34-35
• 3.2 交流電阻解析計算方法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 交流電感解析計算方法40-41
• 3.4 正交磁場強度分量與邊緣效應41-42
• 3.5 邊緣效應補償方法及精度分析42-50
• 3.5.1 交流電阻邊緣效應補償公式42-43
• 3.5.2 麥克斯韋方程組和有限元法43-44
• 3.5.3 交流電阻補償公式精度分析44-48
• 3.5.4 交流電感補償公式精度分析48-50
• 3.6 本章小結50-53
• 第四章 變壓器導線優(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比58-60
• 4.2.2 銅和鋁箔相同最優(yōu)滲透率情況對比60-61
• 4.2.3 矩形導線與銅箔相同電阻情況對比61-62
• 4.2.4 矩形導線與銅箔相同厚度情況對比62-63
• 4.2.5 圓導線參數(shù)掃描情況對比63-66
• 4.3 電感優(yōu)化損耗布線方法66-70
• 4.3.1 優(yōu)化導體直徑布線方法67-69
• 4.3.2 減小導體直徑的布線方法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)學模型72-73
• 4.6 優(yōu)化損耗布線驗證73-76
• 4.7 本章小結76-77
• 第五章 中頻高壓變壓器優(yōu)化設計77-93
• 5.1 中頻靜電除塵拓撲工作原理77
• 5.2 中頻變壓器設計約束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 導線布線方法81
• 5.3 中頻變壓器數(shù)值計算參數(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 二維電場電容參數(shù)的提取85
• 5.4 中頻變壓器優(yōu)化設計方法85-87
• 5.5 中頻變壓器的樣機研制與實驗87-92
• 5.5.1 中頻變壓器的樣機研制87-88
• 5.5.2 非晶合金材料特性測試88-90
• 5.5.3 中頻變壓器的損耗測試90
• 5.5.4 中頻變壓器的電感測試90-91
• 5.5.5 中頻變壓器的電容測試91
• 5.5.6 中頻變壓器的運行測試91-92
• 5.6 本章小節(jié)92-93
• 第六章 總結與展望93-95
• 6.1 本文工作的總結93
• 6.2 今后工作的展望93-95
• 致謝95-97
• 參考文獻97-101
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及成果101

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張征;謝寶昌;;大容量中頻變壓器繞組損耗計算與測試[J];電力電子技術;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;2013年09期

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本文編號：884305