关键词:
统计学损耗理论
软磁材料
损耗分离
谐波激励
涡流损耗
摘要:
随着能源互联网与新能源电力系统等新兴的电力系统结构快速发展,电力电子变压器的应用越来越广泛,高频变压器作为电力电子变压器的核心部件,其输入信号常为各种谐波信号,采用传统的正弦激励条件下损耗计算模型无法适应新的运行工况,对铁芯损耗的计算精度无法满足要求。因此,本文基于Bertotti损耗分离理论,针对晶粒取向硅钢片的磁特性和谐波激励下的损耗特性进行研究,提出改进的损耗分离计算方法,将损耗的预测范围扩展到更大的频率范围以及更高磁通密度范围,论文具体工作如下:为了考虑谐波激励的影响,针对传统Bertotti损耗分离模型进行改进,本文提出高频谐波激励下的损耗预测模型。针对更高频率以及更高磁通密度下的运行工况,引进了定点技术,不再将材料的磁本构关系近似为线性,而是引入包含定点磁阻率的非线性磁本构关系进行有限元计算,考虑到了硅钢片的趋肤效应的影响,可在高频高磁密下更为准确的预测铁芯涡流损耗。为了将上述所提改进的损耗预测模型应用于高频变压器铁芯中,并研究谐波对磁损耗模型的影响,首先通过爱泼斯坦方圈实验方法,分别测量了铁芯模型在1k Hz频率下不同谐波阶次、含量、相位以及谐波下不同频率的磁特性和损耗数据,根据磁特性测量结果,定性的分析了不同谐波特征量对损耗的影响并利用上述模型预测了相应激励下的损耗。最终本文在验证了COMSOL仿真模型准确性的基础上,对比分析了谐波激励下实验测量结果、COMSOL仿真结果与本文改进模型的预测结果,验证了本文改进模型的准确性。并通过传统损耗分离模型、线性磁导率的损耗模型,与本文改进模型以及实验测量值的对比分析,验证了本文所提改进模型的优越性。