大功率高频变压器三维温升计算及优化设计方法

摘要：

三维温升计算是大功率高频变压器(HFT)建模中的难点问题,准确、快速的热模型对于HFT的优化设计和稳定运行有着重要意义.目前,普遍采用降维方式建立集总参数热网络模型,其计算精度易受结构参数影响,在宽参数范围寻优中难以实现准确的热点预测.该文基于有限差分方法(FDM)构建了HFT三维热模型,并对离散化误差及其控制方法进行分析.借助有限元仿真对三维热模型的参数适应性进行详细校验,包括结构尺寸、损耗密度及散热条件,校验结果表明,该模型在宽参数范围内的最大误差小于 10%.以 10 kHz、150 kW 变压器为例进行优化设计,单次三维温升计算平均耗时 2.8 ms,最优设计边界上的最高温升计算误差低于 5.5%.根据优化设计结果加工 150 kW变压器原型样机并进行额定功率测试,最高温升计算误差为 3%.

关键词：高频变压器、三维热模型、有限差分、优化设计

所属期刊栏目：38

分类号：TM433(变压器、变流器及电抗器)

资助基金：南瑞集团有限公司科技资助项目JS2101854

在线出版日期：2023-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：4994-5005,5016