E芯变压器磁路结构力耦合仿真
电力变压器仿真模型设计方案
电力变压器仿真模型的设计目录绪论................................... - 6 -一．本课题意义....................................... - 6 -二．本文主要工作..................................... - 7 -三．使用工具介绍..................................... - 7 -第一章变压器的基本原理................. - 8 -§1.1 变压器的工作原理................................. - 8 -§1.2 单相变压器的等效电路........................... - 10 -§1.3 三相变压器的等效电路及连接组问题............... - 11 -第二章变压器仿真的方法简介............ - 13 -§2.1 基于基本励磁曲线的静态模型..................... - 13 -§2.2 基于暂态磁化特性曲线的动态模型................. - 14 -§2.3非线性时域等效电路模型......................... - 15 -§2.4 基于ANN 的变斜率BP 算法 .................... - 16 -第三章单相变压器的仿真................ - 17 -§3. 1 单相变压器仿真的数学模型...................... - 18 -§3.1.1 单相变压器的等效电路分析........................ - 18 -§3.1.2 龙格－库塔法则的介绍............................ - 19 -§3.2 单相变压器仿真的程序流程及功能介绍.............. - 20 -§3.3 单相变压器仿真的实例计算及结果分析.............. - 21 -§3.3.1单相变压器仿真的波形分析........................ - 21 -§3.3.2单相变压器的励磁涌流的分析...................... - 23 -§3.3.3单相变压器励磁涌流的特征........................ - 26 -第四章三相变压器的仿真................ - 26 -§4. 1 三相变压器仿真的数学模型...................... - 27 -§4.1.1仿真的数学依据................................. - 27 -§4・1・1・1三相变压器Yd11连接组模式............. -27 -§4・1・1・2三相变压器Ynd11连接组模式 .......... -29 -§4・1・1・3三相变压器YnyO连接组模式............. -29 -§4・1・1・4三相变压器Yy0连接组模式.............. -30 -§4.1.2 电源电压的描述................................. - 31 -§4.1.3铁心动态磁化过程简述........................... - 31 -§4.1.3.1 极限磁滞回环的数学描述...................... - 31 -§4.1.3.2暂态局部磁滞回环的描述...................... - 32 -§4.1.3.3剩磁的处理.................................. - 34 -§4.2 三相变压器仿真的程序流程及功能介绍.............. - 34 -4.2.1 分段拟和加曲线压缩法方法一（两段修正的反正切函数）4.2.2 分段拟和加曲线压缩法方法二（两段修正的反正切函数加两段34 -直线）................................................ -. 36 -4.3 三相变压器仿真的计算实例及结果分析 ............. - 37 -§4.3.1励磁涌流的仿真.................................. - 37 -§4.3.1.1方法一：用两段修正的反正切函数拟和压缩..... - 37 -§4.3.1.2方法二：用两段修正的反正切函数加两段直线拟和压缩38 -§4.3.1.3两种方法的比较分析......................... - 39 -§4.3.2影响变压器励磁涌流的主要因素及结果分析.......... - 40 -§4.3.2.1剩磁对变压器励磁涌流的影响................. - 40 -§4.3.2.2合闸初相角对变压器励磁涌流的影响........... - 41 -§4.3.3三相变压器励磁涌流的特征....................... - 42 -第五章结论与展望...................... - 44 -参考文献............................... - 45 -附录Matlab 程序....................... - 46 -§1.在Yd11 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序............................................................................................... - 46 -§2.在Ynd11 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序............................................................................................... - 49 -§3.在Yny0 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序 ............................................................................................... - 51 -§4.在Yy0 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序52 -§5.在Yd11 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 53 -§6.在Ynd11 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环................................................. - 56 -§7.在Yny0 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 57 -§8.在Yy0 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 58 -摘要随着电力系统的飞速发展，对变压器的保护要求也越来越高。
基于Ansoft的变压器磁_热耦合分析
变压器油与箱体内表面及各个结构件面的对流
换热属于受迫对流换热，可以用式（6）计算得到：
姨 hf=1.023 8
ρckv 2Hk
（6）
其中，c 为变压器油的比热容，k 为变压器油的导热
系数，Hk 取 0.15；v 为循环油的平均速度。 3.3 温度场计算结果与分析
通 过 ePhysics 中 稳 态 温 度 场 分 析 得 到 的 SF-
Ansoft 作为一种通用的有限元分析软件， 为变 压器漏磁场及温度场的求解提供了方便条件。 通过 合理地建立模型和求解可以得到变压器油箱及夹 件、拉板等各结构件的漏磁场分布及各点温度。
本文中笔者建立了电力变压器三维涡流场模 型，应用 Ansoft 计算了漏磁场在各结构件中产生的 涡流及损耗，并分析了其分布特点。在此基础上给出 了 利 用 ePhysics3.1 热 分 析 软 件 计 算 变 压 器 结 构 件 中温度场分布的方法， 并对各结构件中的温度场计
中的磁场不饱和， 其磁导率按硅钢片磁化曲线的线
性段给出。 不考虑铁心的涡流损耗， 电导率给定为
0。 油箱材料忽略磁性能的非线性，按线性处理。
2.1.3 对变压器计算模型的有限元网格剖分
铁磁材料处于交变磁场时，其内部将感应涡流，
但磁场和电场主要集中在材料的表面， 导体材料的
透入深度 δ 按下式计算：
姨 δ=
321导热系数的确定变压器材料导热系数见表3322散热系数的确定a涡流分布b损耗分布图4铁心拉板涡流及损耗分布fig4eddycurrentandlossdistributionofflitchplateofcore008007006005004003002001000000050100150200250300bthmfig5distributionofleakagefluxdensityofflitchplatesurfacealongheight图5拉板表面漏磁通密度沿其高度的分布表2结构件涡流损耗计算值部件夹件油箱拉板总损耗损耗w1689232784585955535table2calculatededdycurrentlossofparts表3变压器材料导热系数table3conductivityoftransformermaterial部件热导率wmk1铁心21油箱50拉板50夹件50绕组33831第48卷对流传热现象表面散热是很复杂的物理过程其强度不仅取决于流体运动的性质运动速度和固体表面的形状还取决于流体的物理性质
llc电源变压器高效高精度损耗仿真方法与技巧 -回复
llc电源变压器高效高精度损耗仿真方法与技巧-回复LLC电源变压器是一种常用的高效高精度变压器，被广泛应用于电力电子设备中。
在设计和制造LLC电源变压器时，减小损耗是提高效率和提高性能的关键。
本文将详细解析LLC电源变压器高效高精度损耗仿真方法与技巧，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
第一步：理解LLC电源变压器的工作原理在深入研究损耗仿真方法和技巧之前，我们首先需要了解LLC电源变压器的工作原理。
LLC电源变压器是一种谐振式变压器，主要由LLC谐振电路和磁性元件（主要指变压器）两部分组成。
LLC谐振电路通过控制开关管的开关动作，使电流在主、从、谐振电容三者之间交互流动，从而实现能量传输。
第二步：了解LLC电源变压器的损耗特性在LLC电源变压器中，主要的损耗包括导通损耗、开关损耗、漏磁损耗和温升损耗等。
导通损耗是电流通过导线和电阻产生的能量损耗；开关损耗是开关管切换时产生的能量损耗；漏磁损耗是由于磁场的不完全穿透而产生的能量损耗；温升损耗是由于电流通过导线和磁性元件时由于导线和磁性元件内阻产生的能量损耗。
第三步：选择适当的损耗仿真工具在进行LLC电源变压器的损耗仿真时，选择合适的仿真工具非常重要。
常用的仿真工具有SPICE、FLUX、FEMM等。
SPICE是一种广泛使用的电路仿真工具，可以用于LLC电源变压器的电路仿真。
FLUX是一种电磁仿真软件，适用于LLC电源变压器的磁场仿真。
FEMM是一种基于有限元方法的电磁场建模软件，也可用于LLC电源变压器的磁场仿真。
第四步：准备仿真所需的模型和参数在进行损耗仿真之前，需要准备好所需的模型和参数。
模型包括电路模型和磁场模型。
参数包括电路参数和材料参数。
电路参数包括谐振频率、谐振电感、电容值、开关管参数等。
材料参数包括导体电阻、磁性元件的磁导率、磁饱和特性等。
第五步：进行损耗仿真在得到模型和参数后，可以进行损耗仿真。
首先可以用SPICE对LLC电源变压器的电路进行仿真，得到电路中的电流、电压和功率等信息。
场路耦合联合仿真分析
11
牵引电机场路耦合联合分析
© 2015 ANSYS, Inc.
12
逆变侧牵引电机以一台55kW变频调速异步电机为例进
行仿真计算。
转子槽参数： 齿宽：t2=9.05449(mm) 轭高： hy2=44.4006(mm) 斜槽系数：bSK=1 槽类型：圆底槽 槽尺寸： 定子绕组参数： hr0=0.5(mm) 槽数：Q1=48 hr1=2.3094(mm) 绕组类型：双层叠绕组 hr2=37.69(mm) 匝数：W1=88 br0=1(mm) 并联支路数：a1=4 br1=9(mm) 每槽导体数：Cs1=11 br2=3.6(mm) 每导体导线数：n1=5 导线直径：dd1=1.4(mm) rr2=1.8(mm) 转子绕组参数： 短距：Y1=11 槽数：Q2=44 绕组系数：Kw1=0.9495 绕组类型：鼠笼绕组 绕组端部尺寸：d1=20 端环直径：Dr=196(mm) tY=216.128 端环宽：be=58(mm) ld=124.651 端环高：he=26(mm) © 2015 ANSYS, Inc. 额定参数： 输出功率：P=55(kW) 相电压：U=220(V) 额定电流：I=98.4678(A) 额定频率：f=50(Hz)
变压器2D平面尺寸图
2D有限元模型
© 2015 ANSYS, Inc. 2D 模型轴向拉伸图
2D模型轴向拉伸图
3D有限元模型
6
对七种不同的工况进行仿真与实验对比：网侧输
入电压 Us=396，直流母线电压参考值Udc_ref=[510 537 556 595 631 666 705] V ，负载电阻值 R_load=23.4Ω 。 控制器的参数值： 电压外环比例增益：1 电压外环积分增益：0.2
完整版电磁场对变压器ansoft仿真作业
电磁场仿真作业问题：利用Ansoft maxwell 14 进行变压器的仿真模拟，并且利用有限元方法对其进行剖分，求解磁感应强度B。
1、打开ansoft 软件，新建工程。
2、用maxwell 进行3D 作图，如下图所示。
首先绘制磁芯，如下图可以看到U 型薄片。
从上面菜单选择Draw\Sweep\Along Vector ，构成立体图形。
③选中磁芯，在左下方的属性栏中修改物体的材质，选中铁氧体（ferrite )④绘制绕组，先画出轮廓线⑤做矩形，在菜单栏中选择Draw\Sweep\Along path,绘制绕组，并且选择材料为铜copper。
⑥选中磁芯绕组最好绘制的矩形，做镜像复制。
再平移，完成变压器磁铁和绕组的绘制，如下图所示。
3、设置边界条件和激励源。
①建立有限元分析的边界，如下图所示②对绕组电流进行赋值，设置为8A4、用菜单栏，设置求解参数，3D仿真较慢，可以适当降低求解误差。
然后按叹号进行仿真。
5、仿真结果① 对绕组进行剖分单元，如下图所示②对磁铁部分进行剖分分析结果④磁感应强度B大小及其分布，仿真图如下图所示801152& e ■1/US7S3#3BLa.5SQ2-0BBL32 23&D0L 趴0M5SB3012.7687 C ■1.H2-期93&153B1i3Q2c8BLj.6614«30 L364563011.1077^304趴368帀33?5.5H04C30：2.77Ele302氛7B5&R^050 10⑤磁感强度 B 矢量仿真效果图如下图所示、⑥剖分各单元参数值。
⑦选择Mag_B就可以看磁密的情况B[rj1. ig.-S't'rr-Wl 1.Jlfi-rWI i・山"』ifij1舊观恤心上Hi«9SBl-W2T. SS5 £ 70 2h血静・-Qtt24aoar-o@J7±a eiT5i 強吕。
变压器综合仿真设计一
变压器综合仿真设计一一、设计目的：1.掌握SIMULINK仿真环境常用模块库和电力系统模块库；2.对变压器运行进行仿真设计。
二、设计内容：1.单相变压器空载运行，观察空载电流的大小和励磁电流的畸变情况；2.单相变压器空载合闸，观察原边电流和铁芯内主磁通的变化规律；3.单相变压器副边突然短路，观察原副边电流的变化规律。
问题分析：1.单相变压器空载运行时，原边电流主要用来产生主磁场，而电路损耗和铁芯损耗很小，因此即使外加电压很大，空载电流仍然很小。
由于铁磁材料的非线性，在外加电压为正弦规律变化时，原边电流将畸变为尖顶波。
运用simulink建立仿真模型可以观察到这些现象。
2.变压器空载合闸属于过度过程问题，适合采用simulink进行动态仿真。
只需要按照电路的基本结构构建仿真模型即可。
铁芯内的主磁通Φ可以通过空载时的副边电压U2测量，两者之间的数学关系，即3.变压器副边突然短路时，原副边电流将瞬间大幅度增加。
然后随过渡过程的进行逐渐达到稳态值。
作为一种特殊的过渡运行状态，同样可以运用simulink仿真平台加以仿真。
三、SIMULINK仿真模型：1.单相变压器空载运行SIMULINK仿真模型在新建的simulink仿真窗口中，拖入饱和单相变压器（Saturable Transformer）、交流电压源（AC Voltage Source）、电压测量（Voltage Measurement）、电流测量（Current Measurement）、示波器（Scope）等模块，然后按照下图进行连接，建立仿真模型。
2.变压器空载空载合闸仿真模型3.变压器短路仿真模型三、设计报告要求1、相关内容理论分析；2、构建仿真结构框图（包括说明语句）；3、图形输出及说明；4、设计总结。
ANSYS Maxwell助力电力变压器设计和仿真
ETK用于建立工作频率在100kHz范围内的铁氧体磁芯变压器和电感（但不包括50-50Hz 范围内的油浸变压器）
• ETK易用性?
Python有3个输入面板，所有参数可以在10吗？
在当前发布的ETK版本中，包含Philips和Ferroxcube各15种大类的磁芯形状。另外用户可 以手动修改一个特定Excel文件以加入更多的磁性形状和材料。
对于圆导线用户需要指定圆周分段数maxwelldesign求解设置模型所有的几何尺寸数据在maxwelldesign中都以参数化的形式指定几何尺寸可手动修改丌需要重新运行python脚本几何尺寸在maxwell中可以手动修改但如果要修改线圈层数或线圈匝数则必须重新运行脚本文件设计全参数化maxwell求解结果plots通过simplorer中的dynamiceddycurrent链接可以把求解结果以频变状态空间模型的形式输入到simplorer中用于电路仿真频变网表模型也可以通过networkdataexplorerndewindowclickexportbroadbandchoosepspicerenormalizeohmmaxwell求解结果matrixnetlistmaxwellsimplorermaxwell通过点击etk界面上的help按钮获得查看html格式的文件
• 通过点击ETK界面上的“Help” 按钮获得 • 查看html格式的文件: C:\Program
Files\AnsysEM\AnsysEM16.1\Win64\Maxwell\syslib\UserDefined Models \Lib\CoreUDM\Help\ElectronicTransformerKit_help.html • 在相同的文件位置查看PDF文件
Pspice电路仿真中变压器模型的使用
!"#$%&电路仿真中变压器模型的使用张东辉!，"严萍!高迎慧!孙鹞鸿!（!#中国科学院电工研究所!$$$%$"#中国科学院研究生院!$$$&’）摘要详细阐述了()*+,-电路仿真中变压器模型的使用方法和注意事项，包括通用线性变压器模型、由线性磁心模型构成的线性变压器模型、具有磁滞现象和饱和特性的非线性磁心构成的非线性变压器模型。
还介绍了利用电压控制电压源和电流控制电流源构成的具有交流和直流传输特性的理想变压模型。
另外，提出了利用模型编辑器建立非线性磁心模型的两种方法：参数提取法和试错法，并且设计了测试电路对磁心模型进行测试。
关键词计算机辅助分析()*+,-变压器./0’引言利用计算机辅助设计的方法设计电力电子电路，可以提高设计工作的生产率和设计质量［!］。
()*+,-仿真软件以其通用性、准确性和高效性等优点在电力电子电路辅助分析领域发挥了重要的作用。
变压器和磁性元件是电力电子电路中重要的组成部分，如何在电路仿真中使用它们往往决定了仿真结果对实际电路指导作用的正确与否。
()*+,-仿真软件中包含多种变压器，其中线性变压器（12345+6-78）和由线性磁心（95+6:-78）构成的线性变压器在特定情况下可以当作理想变压器使用［"］。
由非线性磁心构成的非线性变压器存在磁滞现象和饱和特性，应用时可以很好地反映实际情况。
另外，电力电子电路进行稳态分析和小信号分析时常常需要直流变压器模型，实际电路中却不存在，可以通过电压控制电压源和电流控制电流源构成理想变压器模型。
()*+,-仿真软件包含模型编辑器（4;<-=.<+>;8）组件，可以利用模型编辑器对非线性磁心的!?"回线进行修改，当符合要求时提取@+=-):0>A -8>;6参数，根据参数选取所需要的磁心。
还可以利用试错法（B 8+7=76<.88;8），通过修改@+=-):0>A -8>;6参数来测试!?"回线是否符合要求，根据最后确定的@+=-):0>A -8>;6参数选取磁心进行试验研究。
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电磁分析
几何模型
等效电路
铁芯BH曲线
结构力分析
控制方程
其中，ρ 为材料密度；u 为局部位移矢量；s 为应力；Fv 为体载荷；ε 为应 变；C(E,v) 为材料弹性模量，是指在物体的弹性线度内应力和应变的比值；
E 为杨氏模量，反映了材料的刚度，E 越大，受力后的形变越小；v 为泊松
比，其值等于纵向形变与横向形变的比值。
添加磁致伸缩应变+洛伦兹力体载荷（考虑各向同性）
几何建模
铁芯
几何建模
绕组
几何建模
芯安培定律
物理场设置
电路
物理场设置
结构力
只对铁芯求解
网格剖分
对铁芯细化处理
求解
计算结果
磁通分布
铁芯位移