华侨大学研究生学位论文开题报告
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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。
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。
国内外研究动态
作者及文章
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
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
8
已完成的课题内容
V1 P1 P2 P3 P4 P5 P6
S1 S3 S5 R_L
S2 S4 S6
图5 变压器耦合电路
图4 变压器的几何模型
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
预计在国内外核心刊物和会议上发表论文1-2
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。
20kw
额定频率 f
50Hz
6
单位：mm
6
已完成的课题内容
铁芯外长 铁芯外高 铁芯厚度 铁芯内长 铁芯内高 绕组总高度
表2 变压器几何参数
单位：mm
190 单层低压绕组高度 33.3
410 单层高压绕组高度
40
123 绕组到铁轭距离
5
50 绕组到铁芯柱距离
6
270
绕组厚度
15
220 高低压绕组间距
Power Transformer and is Application to Winding Deformation Analysis
国 李英：用能量法计算电抗的实例
基于数值法计算Zk，忽略涡流及变压器箱漏
内 仇剑东，林鹤云：基于能量法的配电变压器短路阻抗计算
磁场的影响
何东升，林志力：变压器短路阻抗的精确计算方法探讨
impedances between sections of transformer windings
和
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
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。
外 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
课题研究内容及方案
2.基于单相变压器有
P1
P2
限元模型，通过改变
磁通导钣
S1
S2
变压器磁通导板厚度，
研究单相变压器短路
S3
S4
阻抗。
P3
P4
S5
S6
P5
P6
课题研究内容及方案
3. 基于单 相变压
器有限元模型，通
过改变变压器绕组 P1
P2 P1
P2 P1
P2
的分布，研究单相 S1
S2 S1
S2 S1
旁路输入
旁路开关
输入隔离 整流 变压器 交流输入
输入开关
逆变器 输出隔离 变压器
直流输入
直流开关
防反
图1 UPS电源单机拓扑 图
静态开关 交流输出
课题研究背景及意义
+
G1 VT1
E
G2 VT2
-
VD1 RL C
VD2
VD3
G3
VT3
VD4
G4
VT4
T U0
图2 传统单相桥式整流逆变电路
+
G1 VT1
E
G2 VT2
-
VD1
T
VD2
C
U0
VD3
G3
VT3
VD4
G4
Baidu Nhomakorabea
VT4
图3 合并单相桥式整流逆变电路
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。
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。
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。
1
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。
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
2016.12
2017.2
2017.5
已完成的课题内容
表1 变压器额定参数
初级额定电压U1N 104V 次级额定电压U2N 240V
初级额定电流I1N 145.9A 次级额定电流I2N 62.2A
初级绕组匝数N1 45 次级绕组匝数N2 104
额定功率PN
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 3 4 5 6
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
课题研究背景及意义
维修开关
S2
变压器短路阻抗。 S3
S4 P3
P4 S3
S4
P3
P4 S3
S4 P3
P4
P5
P6 P5
P6 S5
S6
S5
S6 S5
S6 P5
P6
绕组排列1
绕组排列2
绕组排列3
技术路线
理论分析
实验验证
稳态情况 瞬态情况
总结成果
短路/空载 额定试验
改变绕组 分布
改变磁通 导板厚度
N
误差 ≤5%
Y
模型准确
4
预期目标
考虑附加损耗，提出更精准的Zk计算方法
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
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。
国内外研究动态
作者及文章
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
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
8
已完成的课题内容
V1 P1 P2 P3 P4 P5 P6
S1 S3 S5 R_L
S2 S4 S6
图5 变压器耦合电路
图4 变压器的几何模型
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
预计在国内外核心刊物和会议上发表论文1-2
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。
20kw
额定频率 f
50Hz
6
单位：mm
6
已完成的课题内容
铁芯外长 铁芯外高 铁芯厚度 铁芯内长 铁芯内高 绕组总高度
表2 变压器几何参数
单位：mm
190 单层低压绕组高度 33.3
410 单层高压绕组高度
40
123 绕组到铁轭距离
5
50 绕组到铁芯柱距离
6
270
绕组厚度
15
220 高低压绕组间距
Power Transformer and is Application to Winding Deformation Analysis
国 李英：用能量法计算电抗的实例
基于数值法计算Zk，忽略涡流及变压器箱漏
内 仇剑东，林鹤云：基于能量法的配电变压器短路阻抗计算
磁场的影响
何东升，林志力：变压器短路阻抗的精确计算方法探讨
impedances between sections of transformer windings
和
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
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。
外 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
课题研究内容及方案
2.基于单相变压器有
P1
P2
限元模型，通过改变
磁通导钣
S1
S2
变压器磁通导板厚度，
研究单相变压器短路
S3
S4
阻抗。
P3
P4
S5
S6
P5
P6
课题研究内容及方案
3. 基于单 相变压
器有限元模型，通
过改变变压器绕组 P1
P2 P1
P2 P1
P2
的分布，研究单相 S1
S2 S1
S2 S1
旁路输入
旁路开关
输入隔离 整流 变压器 交流输入
输入开关
逆变器 输出隔离 变压器
直流输入
直流开关
防反
图1 UPS电源单机拓扑 图
静态开关 交流输出
课题研究背景及意义
+
G1 VT1
E
G2 VT2
-
VD1 RL C
VD2
VD3
G3
VT3
VD4
G4
VT4
T U0
图2 传统单相桥式整流逆变电路
+
G1 VT1
E
G2 VT2
-
VD1
T
VD2
C
U0
VD3
G3
VT3
VD4
G4
Baidu Nhomakorabea
VT4
图3 合并单相桥式整流逆变电路
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。
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。
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。
1
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。
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
2016.12
2017.2
2017.5
已完成的课题内容
表1 变压器额定参数
初级额定电压U1N 104V 次级额定电压U2N 240V
初级额定电流I1N 145.9A 次级额定电流I2N 62.2A
初级绕组匝数N1 45 次级绕组匝数N2 104
额定功率PN
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 3 4 5 6
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
课题研究背景及意义
维修开关
S2
变压器短路阻抗。 S3
S4 P3
P4 S3
S4
P3
P4 S3
S4 P3
P4
P5
P6 P5
P6 S5
S6
S5
S6 S5
S6 P5
P6
绕组排列1
绕组排列2
绕组排列3
技术路线
理论分析
实验验证
稳态情况 瞬态情况
总结成果
短路/空载 额定试验
改变绕组 分布
改变磁通 导板厚度
N
误差 ≤5%
Y
模型准确
4
预期目标
考虑附加损耗，提出更精准的Zk计算方法
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