大功率中频三相变压器绕组和铁芯谐波损耗模型

摘要：

基于磁耦合三相双有源全桥DC/DC变换器的固态变压器适合于大功率应用场合,精确预估其核心磁性元件—大功率中频三相变压器在非正弦电压激励下的绕组与铁芯损耗,研究不同工作模态、不同绕组联接方式下变压器损耗的变化趋势,对于固态变压器精细化设计至关重要.在对隔离式三相双有源全桥DC-DC变换器工作原理进行分析的基础上,建立Y-Y、Y-△和△-△型绕组联接方式下变换器的等效电路模型和相量图,采用基波分析方法推导出中频三相变压器绕组非正弦电流的谐波计算表达式,考虑各阶次谐波频率下集肤效应和邻近效应对交流电阻的影响,实现绕组损耗的计算.结合不同绕组联接方式下电压波形和移相控制方式,推导出六电平阶梯波和三电平阶梯波电压激励下的分段线性磁密波形表达式,结合各种修正的Steinmetz经验公式的简化解析计算式,计算出不同移相角下的铁芯损耗.针对5 kHz/15kW纳米晶合金铁芯中频三相变压器模型,将该方法的计算结果与有限元仿真和实验测量结果对比,验证了该方法的有效性.

关键词：中频三相变压器、铁芯损耗、绕组损耗、非正弦波、谐波电流

所属期刊栏目：48

分类号：TM41;TM711;TF741.5

资助基金：国家自然科学基金;湖北省自然科学基金面上项目;宜昌市自然科学研究项目

在线出版日期：2022-09-20（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：3119-3131