中频变压器铁心损耗有限元仿真计算方法.docx

摘要：当今社会，伴随着能源短缺和环境恶化，电又是现在最重要的能源，生活处处离不开电，所以传送电能的过程中，电能传输设备就变得尤为重要。变压器是电力系统中的基础设备，提高变压器工作效率、降低成本，研究新型变压器是现在工程应用人员和研究人员研究方向之一。变压器在运行的过程中会产生铜耗和铁耗，损耗的计算是设计的难题，产生的消耗会引起变压器的不正常工作，发热降低变压器的工作效率。变压器的体积和质量可变性就使得变压器的设计更自由也更困难。精确计算变压器的损耗，可以帮助提高变压器的工作效率和运行的可靠性。本文主要对变压器在不同激励下的环境下的几种计算铁芯损耗方法进行验证对比将理论计算的结果与实际测量的进行曲线拟合对比。几种铁损计算方法，进行比较，找出一种最适合、精度也比较高的一种计算方法，这是大功率中频变压器优化设计与研究的基础。

本文以有限元软件Ansoft 为仿真工具，在软件里二维瞬态求解器中搭建变压器的二维瞬态场仿真模型。本文针对变压器铁芯损耗中铁磁材料特性分析与建模，在正弦、占空比可调的非正弦电压激励时变压器铁芯损耗计算模型等问题作出了系统的综述分析。分析了激励下铁损的变化和分布情况并计算得出结果，最后得出的结果可以在中频变压器的设计和优化提供参考。

关键词：中频变压器，铁芯损耗，Steinmetz公式，电磁场有限元分析，激励源

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论-1

1.1 本课题的研究背景及意义-1

1.2 国内外研究现状-2

1.3 本文主要研究内容-3

1.3.1 研究的基本内容-3

1.3.2. 预计解决的难题-4

第2章Ansoft Maxwell电磁有限元仿真软件-5

2.1 Ansoft Maxwell 电磁场分析软件简介-5

2.1.1 Ansoft Maxwell 2D电磁分析模块-5

2.1.2  Ansoft Maxwell 3D 电磁分析模块-5

2.2 Ansoft Maxwell 14 软件-6

2.2.1 Maxwell 2D的界面环境-6

2.2.2Maxwell 2D 的模型绘制-7

2.2.3 Maxwell 2D 的边界条件和激励源-7

2.2.4 Maxwell 2D 的网格剖分和求解设置-10

2.2.5 Maxwell 2D 的结果查看-12

第3章 铁芯损耗的计算方法-14

3.1磁滞模型-14

3.2 损耗分离法-14

3.3 经验公式法-15

3.4非正弦激励下铁损计算经验公式的修正方法-15

3.4.1 Steinmetz修正公式-15

3.4.2 广义Steinmetz 公式-15

3.4.3 Steinmetz波形系数公式-16

3.4.4  几种修正方法的理论对比-16

3.5 Ansoft Maxwell 中的铁损计算模型-16

第4章 中频变压器铁心损耗有限元仿真计算-18

4.1  模型建立-18

4.2  仿真过程-19

4.2.1正弦电压激励下的铁心损耗仿真计算-19

4.2.3占空比可调的矩形电压激励下的铁心损耗仿真计算-25

4.3 仿真结果-25

4.3.1正弦激励源-25

4.3.1非正弦激励源-27

4．4结果分析-28

4.4.1 原始Steinmetz公式参数拟合-28

4.4.2 Steinmetz修正方法与有限元仿真计算结果对比-29

第5章 总结与展望-30

5.1 全文总结-30

5.2展望未来-30

参考文献-31

致谢-33