中频变压器绕组损耗解析计算方法.doc

摘要：近年来，随着电力系统智能化的发展，传统变压器难以应对现代电力系统的挑战，各国学者开始研究电力电子变压器。在电力电子变压器结构中，隔离型 DC-DC变换器是一种十分具有发展前景的结构。大功率中频变压器是电力电子变压器电磁耦合环节的关键部件，起着电气隔离和电压变换的作用。通过对大功率中频变压器绕组损耗的研究，可以有效减少变压器交流电阻，提高绕组散热效率和绕组材料利用率，对大功率中频变压器的优化设计有不小的帮助。具体工作安排如下：

-首先，介绍了中频变压器绕组损耗的研究背景，总结了目前国内外中频变压器绕组损耗优化设计的发展现状，以及这些研究所采用的方法。然后系统介绍了电磁感应定律，全电流定律以及Maxwell电磁方程组。

-其次，对高频交流电阻的产生机理进行了分析，说明了集肤效应，临近效应对绕组损耗的影响。基于Maxwell电磁方程组的微分形式，推导了高频涡流场条件下的磁场强度矢量计算公式。在此基础上，通过圆柱坐标法对高频涡流条件下独立圆形导体的交流电阻系数进行解析推导。

-再次，建立了变压器理想模型，将三维场问题简化为一维场问题，在此基础上对中频变压器长箔式绕组损耗进行了解析计算，然后引入孔隙率系数将其它形式的绕组进行折合。分析了绕组交叉换位技术对绕组损耗的降低作用。

-最后，用Matlab对中频变压器的绕组损耗进行算例计算，得到了绕组损耗对于绕组厚度，绕组层数以及电流频率的一般规律，并通过绕组交叉换位技术的算例论证了绕组交叉换位技术对于降低绕组损耗是可行的。

关键词：中频变压器，绕组损耗，交叉换位技术，Matlab

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论-6

1.1 本课题的研究背景及意义-6

1.2 国内外研究现状-6

1.3 本文主要研究内容-7

第2章 Maxwell电磁方程组-8

2.1 电磁感应定律-8

2.2 全电流定律-9

2.3 Maxwell电磁方程组-11

2.3.1积分形式-11

2.3.2微分形式-12

第3章 高频交流电阻的产生机理-13

3.1 集肤效应-13

3.2 集肤深度表达式-13

3.3临近效应-14

第4章 中频变压器绕组损耗解析计算方法-16

4.1 基于Maxwell电磁方程组的推导-16

4.2 独立圆形导体交流电阻系数推算-17

4.2.1 直流电阻-17

4.2.2 交流电阻-17

4.2.3 交流电阻系数-19

4.3 中频变压器绕组损耗计算-20

4.3.1 变压器理想模型-20

4.3.2 长箔式绕组损耗计算公式推导-21

4.3.3其它形式绕组的折合-22

4.4 绕组交叉换位技术降低绕组损耗-24

第5章 算例计算-26

5.1 Matlab m计算文件的编写-26

5.2 算例计算-26

5.3计算结果分析-28

第6章 总结与展望-33

6.1 全文总结-33

6.2 未来展望-33

参考文献-34

致  谢-36