华侨大学研究生学位论文开题报告
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单位：mm
6
已完成的课题内容
表2 变压器几何参数 铁芯外长 铁芯外高 190 410 单层低压绕组高度 单层高压绕组高度
单位：mm
33.3 40
铁芯厚度
铁芯内长 铁芯内高
123
50 270
绕组到铁轭距离
绕组到铁芯柱距离 绕组厚度
5
6 15
绕组总高度
220
高低压绕组间距
8
已完成的课题内容
图4 变压器的几何模型
国内外研究动态
作者及文章
国
内
优缺点
P. Li,G. Q. Huang：Research on Calculating Leakage Inductance of 考虑了绕组形变，忽略了铁芯饱和 Power Transformer and is Application to Winding Deformation Analysis 李英：用能量法计算电抗的实例 仇剑东，林鹤云：基于能量法的配电变压器短路阻抗计算 何东升，林志力：变压器短路阻抗的精确计算方法探讨 基于数值法计算Zk，忽略涡流及变压器箱漏 磁场的影响 考虑附加损耗，提出更精准的Zk计算方法
S1 V1 P1 S3
S5 R_L
S6
P2
P3
P4
P5
P6 S2 S4
图5 变压器耦合电路
改变变压器漏磁片的厚度和位置
参考文献
[1]肖登明：电气工程概论[M]，中国电力出版社，2012. [2]张植保：变压器原理与应用[M]，化学工业出版社，2007. [3]王兆安，黄俊：电力电子技术[M]，机械工业出版社，2000. [4]P. Li,G. Q. Huang, L. Q. Xie, X. J. Hu：Research on Calculating Leakage Inductance of Power Transformer and is Application to Winding Deformation Analysis[J]， Distribution network equipment，2008. [5]李英：用能量法计算电抗的实例[J]，变压器，衡阳，41（2），18–21，2004。 [6]仇剑东，林鹤云，朱鸿飞，金承祥，徐子宏：基于能量法的配电变压器短路阻抗计算[J]，电力电子，25（11），26-28，2006. [7]X. B. Ou, S. C. Ji, C. J. Wang, Y. Y. Luo: Simulation of Transformer Short-circuit Reactance with FEM by Coupling Magnetic Field with Electric Circuit[J], High Voltage Apparatus, vol.46, no. 3, pp. 59–63, 2010. [8]孙长山：短路阻抗公式的推导[J]，变压器，48（8），9-11，2011. [9]Ye Z. J., Kreischer C., Kulig S. T.: Analysis of Transformer Short Circuit Characteristics Based on 3D Finite Element Method[C], IEEE Power Engineering and Automation Conference, 2011. [10]白杰，张永胜，梁晖：电力电子变压器在改善电能质量中的应用[A]，2013年中国电机工程学会年会论文集[C]，2013. [11]何东升，林志力，苗本健：变压器短路阻抗的精确计算方法探讨[J]，电气传动，5（44），78-80，2014. [12]Hurley W. G., Wilcox D. J., Mcnamara P. S.: Calculation of Short Circuit Impedance and Leakage Impedance in Transformer Windings[C], Power Electronics Specialists Conference, pp. 651-658, 1991. [13]Hurley W. G., Wilcox D. J.: Calculation of Leakage Inductance in Transformer Windings[J], IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 9, no. 1, pp. 121-126, 1994. [14]Wilcox D. J., Hurley W. Conlon G., M.: Calculation of self and mutual impedances between sections of transformer windings [J], IEE Proc. Part C, vol. 136, pp. 308-314, 1989.
开题报告
报告人：曾文辉 专 业：电气工程 导 师：郑力新、叶志军 日 期：2016.04.08
外
2
课题特色及创新之处
1
针对工频逆变 输出变压器， 提出磁通导板 厚度影响变压 器短路阻抗的 机理
2
针对工频逆变 输出变压器， 提出绕组分布 影响变压器短 路阻抗的机理
3
课题研究内容及方案
1.利用有限元软件 FLUX 3D 建 立 容 量 为 20kVA的单相变压器 模型。
技术路线
N
稳态情况
变压器绕组分布和绕组间的 磁通导板对变压器短路阻抗 有着紧密的联系。
设计变压器时，必须根据设 备运行要求来设计变压器的 短路阻抗。
通过改变绕组分布以及磁通 导板的厚度，分析得到与短 路阻抗的关系式。
逆变器中变压器也可充当滤 波电路中的电感，减少生产 成本。
对降低变压器成本，提高性 能指标，对高电压大容量新 产品的研发具有重要意义。
Ye Z. J., Kreischer C ： Analysis of Transformer Short Circuit 考虑了变压器铁芯的饱和，利用有限元软件 Characteristics Based on 3D Finite Element Method 研究铁芯饱和对变压器短路阻抗的影响
国 Hurley W. G., Wilcox D. J., Mcnamara P. S.: Calculation of Short Circuit 利用麦克斯韦方程组推导出短路阻抗和漏阻 Impedance and Leakage Impedance in Transformer Windings 抗的计算公式，自感和互感的表达式 Hurley W. G., Wilcox D. J.: Calculation of Leakage Inductance in 单相变压器的自感和互感的表达式 Transformer Windings Wilcox D. J., Hurley W. Conlon G., M.: Calculation of self and mutual 铁芯的相对磁导率为常数，未考虑到铁芯饱 impedances between sections of transformer windings 和
华侨大学硕士论文开题报告
工频逆变变压器导磁结构设计与短路阻抗研究
报告人：曾文辉 专 业：电气工程 导 师：郑力新、叶志军 日 期：2016.04.08
目录
1 2
课题研究背景及意义
课题特色及创新之处 课题研究内容及方案 课题预期目标
课题进度 已完成的课题内容
3 4
5 6
1
短路阻抗是涉及变压器成本、 效率及运行安全的非常重要 的经济技术指标。
理论分析
实验验证
瞬态情况
短路/空载 额定试验 改变绕组 分布 总结成果 改变磁通 导板厚度
误差 ≤5%
Y
模型准确
4
预期目标
1
基于变压器的有限元模型，得到短路 阻抗与磁通导板和绕组分布的关系
2
预计在国内外核心刊物和会议上发表论文1-2 篇，申请专利1项
5
课题进度
研究变压 器在各工 况下的磁 场分布； 理论推导 变压器短 路阻抗与 磁通导板 和绕组分 布的关系 在爱维达 电子有限 公司搭建 实验平台， 测量变压 器各种工 况下的数 据。 基 于 FLUX 3D 软 件 建 立有限元 模型，并 且验证该 模型的准 确性。 改变变压 器绕组分 布，得到 相应的短 路阻抗值 并分析得 出二者的 关系。 改变变压 器绕组间 磁通导板 的厚度， 得到相应 的短路阻 抗并分析 二者的关 系。 总结研究 成果，进 行技术成 果鉴定； 完成毕业 论文修订 和答辩工 作。
2016.1
2016.3
2016.6
2016.9
wenku.baidu.com2016.12
2017.2
2017.5
6
已完成的课题内容
表1 变压器额定参数 初级额定电压U1N 初级额定电流I1N 初级绕组匝数N1 额定功率PN 104V 145.9A 45 20kw 次级额定电压U2N 次级额定电流I2N 次级绕组匝数N2 额定频率 f 240V 62.2A 104 50Hz
6
已完成的课题内容
表2 变压器几何参数 铁芯外长 铁芯外高 190 410 单层低压绕组高度 单层高压绕组高度
单位：mm
33.3 40
铁芯厚度
铁芯内长 铁芯内高
123
50 270
绕组到铁轭距离
绕组到铁芯柱距离 绕组厚度
5
6 15
绕组总高度
220
高低压绕组间距
8
已完成的课题内容
图4 变压器的几何模型
国内外研究动态
作者及文章
国
内
优缺点
P. Li,G. Q. Huang：Research on Calculating Leakage Inductance of 考虑了绕组形变，忽略了铁芯饱和 Power Transformer and is Application to Winding Deformation Analysis 李英：用能量法计算电抗的实例 仇剑东，林鹤云：基于能量法的配电变压器短路阻抗计算 何东升，林志力：变压器短路阻抗的精确计算方法探讨 基于数值法计算Zk，忽略涡流及变压器箱漏 磁场的影响 考虑附加损耗，提出更精准的Zk计算方法
S1 V1 P1 S3
S5 R_L
S6
P2
P3
P4
P5
P6 S2 S4
图5 变压器耦合电路
改变变压器漏磁片的厚度和位置
参考文献
[1]肖登明：电气工程概论[M]，中国电力出版社，2012. [2]张植保：变压器原理与应用[M]，化学工业出版社，2007. [3]王兆安，黄俊：电力电子技术[M]，机械工业出版社，2000. [4]P. Li,G. Q. Huang, L. Q. Xie, X. J. Hu：Research on Calculating Leakage Inductance of Power Transformer and is Application to Winding Deformation Analysis[J]， Distribution network equipment，2008. [5]李英：用能量法计算电抗的实例[J]，变压器，衡阳，41（2），18–21，2004。 [6]仇剑东，林鹤云，朱鸿飞，金承祥，徐子宏：基于能量法的配电变压器短路阻抗计算[J]，电力电子，25（11），26-28，2006. [7]X. B. Ou, S. C. Ji, C. J. Wang, Y. Y. Luo: Simulation of Transformer Short-circuit Reactance with FEM by Coupling Magnetic Field with Electric Circuit[J], High Voltage Apparatus, vol.46, no. 3, pp. 59–63, 2010. [8]孙长山：短路阻抗公式的推导[J]，变压器，48（8），9-11，2011. [9]Ye Z. J., Kreischer C., Kulig S. T.: Analysis of Transformer Short Circuit Characteristics Based on 3D Finite Element Method[C], IEEE Power Engineering and Automation Conference, 2011. [10]白杰，张永胜，梁晖：电力电子变压器在改善电能质量中的应用[A]，2013年中国电机工程学会年会论文集[C]，2013. [11]何东升，林志力，苗本健：变压器短路阻抗的精确计算方法探讨[J]，电气传动，5（44），78-80，2014. [12]Hurley W. G., Wilcox D. J., Mcnamara P. S.: Calculation of Short Circuit Impedance and Leakage Impedance in Transformer Windings[C], Power Electronics Specialists Conference, pp. 651-658, 1991. [13]Hurley W. G., Wilcox D. J.: Calculation of Leakage Inductance in Transformer Windings[J], IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 9, no. 1, pp. 121-126, 1994. [14]Wilcox D. J., Hurley W. Conlon G., M.: Calculation of self and mutual impedances between sections of transformer windings [J], IEE Proc. Part C, vol. 136, pp. 308-314, 1989.
开题报告
报告人：曾文辉 专 业：电气工程 导 师：郑力新、叶志军 日 期：2016.04.08
外
2
课题特色及创新之处
1
针对工频逆变 输出变压器， 提出磁通导板 厚度影响变压 器短路阻抗的 机理
2
针对工频逆变 输出变压器， 提出绕组分布 影响变压器短 路阻抗的机理
3
课题研究内容及方案
1.利用有限元软件 FLUX 3D 建 立 容 量 为 20kVA的单相变压器 模型。
技术路线
N
稳态情况
变压器绕组分布和绕组间的 磁通导板对变压器短路阻抗 有着紧密的联系。
设计变压器时，必须根据设 备运行要求来设计变压器的 短路阻抗。
通过改变绕组分布以及磁通 导板的厚度，分析得到与短 路阻抗的关系式。
逆变器中变压器也可充当滤 波电路中的电感，减少生产 成本。
对降低变压器成本，提高性 能指标，对高电压大容量新 产品的研发具有重要意义。
Ye Z. J., Kreischer C ： Analysis of Transformer Short Circuit 考虑了变压器铁芯的饱和，利用有限元软件 Characteristics Based on 3D Finite Element Method 研究铁芯饱和对变压器短路阻抗的影响
国 Hurley W. G., Wilcox D. J., Mcnamara P. S.: Calculation of Short Circuit 利用麦克斯韦方程组推导出短路阻抗和漏阻 Impedance and Leakage Impedance in Transformer Windings 抗的计算公式，自感和互感的表达式 Hurley W. G., Wilcox D. J.: Calculation of Leakage Inductance in 单相变压器的自感和互感的表达式 Transformer Windings Wilcox D. J., Hurley W. Conlon G., M.: Calculation of self and mutual 铁芯的相对磁导率为常数，未考虑到铁芯饱 impedances between sections of transformer windings 和
华侨大学硕士论文开题报告
工频逆变变压器导磁结构设计与短路阻抗研究
报告人：曾文辉 专 业：电气工程 导 师：郑力新、叶志军 日 期：2016.04.08
目录
1 2
课题研究背景及意义
课题特色及创新之处 课题研究内容及方案 课题预期目标
课题进度 已完成的课题内容
3 4
5 6
1
短路阻抗是涉及变压器成本、 效率及运行安全的非常重要 的经济技术指标。
理论分析
实验验证
瞬态情况
短路/空载 额定试验 改变绕组 分布 总结成果 改变磁通 导板厚度
误差 ≤5%
Y
模型准确
4
预期目标
1
基于变压器的有限元模型，得到短路 阻抗与磁通导板和绕组分布的关系
2
预计在国内外核心刊物和会议上发表论文1-2 篇，申请专利1项
5
课题进度
研究变压 器在各工 况下的磁 场分布； 理论推导 变压器短 路阻抗与 磁通导板 和绕组分 布的关系 在爱维达 电子有限 公司搭建 实验平台， 测量变压 器各种工 况下的数 据。 基 于 FLUX 3D 软 件 建 立有限元 模型，并 且验证该 模型的准 确性。 改变变压 器绕组分 布，得到 相应的短 路阻抗值 并分析得 出二者的 关系。 改变变压 器绕组间 磁通导板 的厚度， 得到相应 的短路阻 抗并分析 二者的关 系。 总结研究 成果，进 行技术成 果鉴定； 完成毕业 论文修订 和答辩工 作。
2016.1
2016.3
2016.6
2016.9
wenku.baidu.com2016.12
2017.2
2017.5
6
已完成的课题内容
表1 变压器额定参数 初级额定电压U1N 初级额定电流I1N 初级绕组匝数N1 额定功率PN 104V 145.9A 45 20kw 次级额定电压U2N 次级额定电流I2N 次级绕组匝数N2 额定频率 f 240V 62.2A 104 50Hz