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用于LCC-SPRC静电除尘电源的高压高频大功率变压器特性分析

作　者: 王亚超
导　师: 何湘宁
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 高电压高频率大功率线圈损耗磁芯损耗漏感寄生电容有限元分析
分类号: TM401
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着国家节能减排政策的大力推进,如何利用新技术来提高工业除尘设备的除尘效率越来越受到研究人员的重视；其中,LCC串并联谐振式高压高频大功率静电除尘电源凭借其诸多优势成为当前的研究热点。高压高频大功率变压器是LCC串并联谐振式静电除尘电源的关键部件,不仅担负着传递能量、隔离升压的作用,其寄生电感和寄生电容也直接参与电路谐振；因而变压器的特性将会直接决定电路工作状态和控制方式的选择。但由于该变压器的工作环境同时兼具高频率、高电压和大功率的特点,使得绕组结构十分复杂；此时,传统的理论计算方法会产生较大的误差,已经不再适用。有限元仿真的方法可以实现对电磁场特性的精确分析,但此种变压器的复杂结构和激励源特点大大增加了建模与求解的难度,学术界目前也缺乏对此问题的研究。本文基于一套规格为16.7kHz/72kV/1.0A的LCC串并联谐振式静电除尘电源,对其中E型变压器的电磁特性进行了较为系统的研究,为LCC串并联谐振变换器和变压器的一体化设计提供了理论方法支撑。高压变压器的损耗特性直接关系大功率电除尘电源的效率提升。针对这一点,本文首先对变压器的线圈损耗和磁芯损耗进行了研究,通过理论分析和等效变换,建立了一种能够准确反映变压器结构的二维模型,并在涡流场中对线圈损耗进行了求解；文章还探讨了高频涡流效应对线圈电流密度分布及损耗的影响。接下来,文章分别从磁场能量和电场能量的角度对变压器漏感和寄生电容的产生机理进行了分析。结合实际变压器的骨架结构、绝缘材料和绕组电压电流分布特点,分别建立了适用于漏感分析的ERXP二维三维有限元模型和用于提取寄生由容的二维三维有限元模型,进而通过求解模型得到了电路的谐振参数。最后,通过将仿真结果、理论计算结果与实测结果进行对比,验证了本文所阐述的有限元模型在该类变压器分析中的可行性和准确性。

用于LCC-SPRC静电除尘电源的高压高频大功率变压器特性分析

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