【《变压器铁芯铁损计算方法对比分析案例》1400字】

变压器铁芯铁损计算方法对比分析案例1.1正弦电压激励下的铁损计算本文采用了metglas纳米晶磁环铁心的损耗参数。当式(2)、(3)中铁损密度Pv、励磁电压频率f以及磁通密度峰值Bm单位分别为w/kg、kHz、T时，在1-5kHz的频率范围内，磁环铁心OSE中的系数为K=1.39、α=1.28、β=1.98，对应的AnsoftMaxwell瞬时铁损计算公式中的系数为Kh=1.28、Kc=0.16、Ke=0.04。图5-1磁环铁心中的磁密分布图图5-25kHz正弦电压激励下一个周期内铁心瞬时损耗密度曲线如图5-1所示为有限元仿真软件中f=5kHz，Bm=0.6T时，正弦电压激励下磁环铁心在T/2时的磁密分布图。由图可见，磁环铁心内磁密分布不均匀，呈从环形内侧向外侧递减式的分布规律。图5-2所示为通过有限元仿真软件中场计算器计算得到的f=5kHz时，正弦电压激励下一个周期内不同Bm对应的磁环铁心瞬时损耗密度曲线。从图中可见，由于激磁电压的对称性，前后半个周期内的瞬时铁损密度曲线相同。半个周期内的瞬时铁损密度曲线随时间呈类正弦分布，Bm越大，瞬时铁损密度越大。在1/4周期时，瞬时铁损密度值达到最大。图5-3不同频率下磁环铁心损耗密度OSE与有限元仿真计算结果如图5-3所示，当频率为1kHz、2kHz、5kHz时，不同磁密幅值下，通过OSE与有限元仿真计算得到的磁环铁心的损耗密度曲线接近重合，说明利用OSE计算正弦电压激励下的铁心损耗可以达到很高的准确度。1.2矩形波电压激励不同磁密幅值下的铁损计算与正弦电压激励相似，矩形波电压的对称性，同样使得磁环铁心在一个磁化周期内，前后各半周期的瞬时损耗密度曲线相同。当频率与占空比为确定值时，对矩形波电压激励下不同Bm对应的磁环铁心损耗密度进行计算。如图5-4所示为半个周期内，f=5kHz、D=1时的矩形波电压激励下不同磁密幅值对应的铁心瞬时损耗密度曲线，瞬时铁损密度的最大值同样出现在T/4时刻。与图5-2对比，相同磁密幅值下，占空比为1的方波电压激励下的瞬时铁损密度最大值小于正弦电压激励。图5-45kHz矩形波电压激励下1/2周期内不同Bm对应的铁心瞬时损耗密度曲线图5-5不同磁密幅值下各修正方法与有限元仿真的铁心损耗密度计算结果将对应的损耗系数分别代入表1中各修正方法的解析计算公式中，计算得到各Bm对应的磁环铁心的损耗密度，与有限元仿真计算结果进行对比，如图5-5所示。由图5-5可见，MSE与IGSE的计算结果接近，均大于有限元仿真计算结果，WcSE则小于有限元仿真计算结果。三种修正方法中WcSE对应曲线与有限元仿真曲线最为接近，在不同Bm下铁损密度计算误差均在8%左右。1.3矩形波电压激励不同占空比下的铁损计算当频率与磁密幅值为确定值时，对矩形波电压激励不同占空比D对应的磁环铁心损耗密度进行计算。如图7所示为半个周期内，f=5kHz、Bm=0.5T时的矩形波电压激励下不同占空比对应的铁心瞬时损耗密度曲线。由图5-6可见，当激磁电压为0时，瞬时铁损也为0。瞬时铁损密度的最大值同样也出现在T/4时刻，且占空比越小，瞬时铁损密度最大值越大。图5-65kHz矩形波电压激励下1/2周期内不同占空比对应的铁心瞬时损耗密度曲线图5-7不同占空比下各修正方法与有限元仿真的铁心损耗密度计算结果将对应损耗系数代入表1中各修正方法的解析计算公式中，计算得到各占空比D对应的磁环铁心的损耗密度，与有限元仿真计算结果对比，如图5-7所示。由图5-7可见，在相同的频率以及Bm下，占空比越小，铁心损耗密度越高。MSE与IGSE的计算结果较为接近，且WcSE仍最为接近有限元仿真计算结果。在占空比较小时，三种修正方法的计算误差均较小。当D大于0.7时，随着占空比D值上升，三种修正方法的计算误差均上升。WcSE的误差均在三者中最小。综合比较各基于OS