台阶气隙对电感非线性特性影响分析

台阶气隙结构有助于提高功率滤波电感的初始电感量,从而调整功率电感的非线性特性,提高开关电源轻载特性。通过电磁场有限元分析对此进行了深入研究,从磁通分布角度深入研究了台阶气隙对非线性特性控制的作用机理及影响,为设计电感量能随指定负载而变化的台阶气隙电感提供设计指导。     

优异的小型表面贴装功率电感研制

制作了小型表面贴装的GD系列功率电感,分析了电感的直流叠加特性、频率特性、温度特性和温升特性,并与美国VICOR公司研制的31495系列电感在性能上作了对比。结果表明,GD系列电感的初始电感值L0在1~135μH范围内可调;GD系列电感耐大电流的能力强,GD8电感可承载高达12A的叠加电流IDC且L/L0值仍大于50%;电感频率特性良好,在1MHz时L/L0值都大于70%;电感温度特性优良,温度T在25~150℃范围内变化时,L/L0值的变化在100~101%的范围内;温升特性较好,GD1电感温升Tr为40K的电流Ir达到0.9A。与VICOR的31495电感的对比结果显示,GD系列电感的温升性能与31495电感相当,但在电感的直流叠加、频率和温度特性方面,GD系列电感的性能明显优于同L0的VICOR电感。     

高频电感气隙布置与绕组损耗的分析

针对高频电感的绕组损耗问题,利用有限元数值分析,研究了气隙位置的变化对电感器绕组损耗的影响,比较了不均匀分布气隙与均匀分布气隙对绕组损耗的影响,并对分布气隙参数提出了合理的设计原则.结果表明：气隙位置开在拐角处会增加绕组损耗.相对于不均匀分布气隙,均匀分布气隙有利于减小绕组损耗,且可以将分布气隙个数增加到使绕组距气隙的避让距离控制在3～5个气隙距之间,同时分布气隙间磁柱的长度大于6个气隙距,以得到较小的绕组损耗.     

气隙设计对电感绕组损耗的影响

开关电源中的电感，用高导磁材料作磁芯的电感都必须有气隙。由于在气隙附近存在扩散磁通，使绕组产生额外的损耗，所以电感绕组的损耗不同于变压器绕组。另外，由漆包线和铜箔构成的绕组，电感气隙位置对磁芯窗口内旁路磁通的影响是不同的，最终导致对电感绕组损耗影响的不同。本文针对开关电源中用铁氧体作磁芯的气隙电感，基于前人的研究成果，通过有限元分析软件，详细地分析了气隙设计对电感绕组损耗的影响。总结了减少绕组损耗的气隙布置方法和采用分布气隙应该遵守的准则。本文的工作对电感设计中减少绕组损耗具有实际的指导意义。     

气隙对电感磁芯内部磁场分布及电感的影响

开关电源的输出滤波电感中流过的电流比较大,磁芯容易出现饱和现象。为了解决这一问题,常用的方法是在电感磁芯中加开气隙,但加开气隙会对整个器件的性能产生影响。采用三维有限元方法对不同添加气隙方法对感性器件电感量的影响进行分析,得到了对应不同气隙量和匝数电感和磁芯内部磁感应强度分布,样品电感实测值与计算值对比,验证了仿真结果的正确性,为感性元件的工程设计和试验前预校正提供了一种新方法。     

铁心电抗器气隙边缘效应计算及影响因素EI北大核心CSCD

提出一种用于计算气隙等效导磁面积的方法:用有限元法计算自感,将漏感从仿真所得自感中扣除,再结合主电感理论公式反推出气隙等效导磁面积扩大系数。分析了电感参数及ANSYS计算原理;结合对比文献论证了本方法的优越性;实验和仿真验证了该方法的正确性;定性分析气隙边缘效应的影响因素。研究结果表明:主要影响因素依次为气隙长度、铁心截面积、铁心相对磁导率,且气隙长度起主导作用;气隙等效导磁面积扩大系数与气隙长度呈正比,与铁心截面积和相对磁导率呈反比。本方法有效避免了漏电感的影响,所得结论可为铁心电抗器的设计提供参考依据。     

轴向磁化永磁微电机转子磁场分析

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,采用有限元方法对双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布.分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的转子产生的气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm.分析结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用.     

气隙偏心下永磁风力发电机定子电磁振动特性分析

永磁风力发电机定转子偏心会造成发电机气隙分布不均匀而产生磁场不平衡,使发电机振动加剧,严重时甚至引发转子扫膛,使发电机损坏失效。以某兆瓦级永磁风力发电机为研究对象,理论分析了气隙偏心对发电机气隙磁密和径向电磁力的影响,对于不同气隙偏心量下的风力发电机瞬态电磁场开展有限元分析,获得气隙磁密和径向电磁力分布特性变化规律,进而开展径向电磁力作用下定子谐响应分析,以掌握气隙偏心引起的定子振动响应特性。结果表明：随着气隙偏心量的增加,气隙最小处气隙磁密幅值增大,径向电磁力新增边带分量;发电机定子振动响应中工作频率的倍频幅值也随之增大,其中二阶径向模态响应幅值最大。所得结果可为发电机气隙监测方法研究提供一定的理论依据。     

单相光伏逆变器输出滤波电感非线性分析及改进

在单相光伏并网逆变器中,为了降低逆变器输出电流的总谐波失真(THD)值及提高整机效率,需要滤波电感在轻载电流下有足够高的电感值,同时又能在重载电流下保持一定感量。为了解决这个问题,在单相光伏并网逆变器输出滤波电感中采用非线性电感方案。基于工程电磁场理论,运用有限元分析软件深入研究了台阶气隙非线性电感特性的产生机理,发现台阶气隙存在主磁芯局部饱和问题,且切割困难,在工程上难以实现。基于此对非线性电感结构进行改进,提出了一种新的非线性电感结构,与台阶气隙方案相比,改进型的非线性电感结构简单,便于工程实现。从理论上分析该方案的效果,最后仿真和实验验证了所提非线性电感的有效性。     

误差补偿电抗器补偿原理分析及设计验证

误差补偿用电抗器主要用于对供电型电磁式电压互感器负载误差的调节,由于误差补偿用电抗器的阻抗值需要与供电型电磁式电压互感器的一、二次漏阻抗值匹配,要求其具有较高的品质因数(Q值).本文介绍了供电型电压互感器误差补偿原理,分析了不同气隙下铁心电抗器交流电阻值的产生机理,并建立测试系统,对不同气隙长度下的铁心磁滞回线以及其对应的电感值及交流电阻值进行测试,掌握了铁心电抗器技术参数与气隙关系,并采用带气隙铁心电抗器对一台110 kV 60 kVA供电型电压互感器进行补偿.试验结果表明:铁心电抗器的磁路气隙越长,其磁导率越小,相应的交流电阻值和电感值越小,但由于铁心越不容易饱和,具有稳定阻抗值的工作电流动态范围越大.本文采用带气隙铁心电抗器对供电型电压互感器进行误差补偿,补偿结果表明,其误差能够满足0.2级误差限值要求.     

UUI新型气隙电感器电感特性分析

通过理论与仿真分析比较了相同尺寸下UUI新型结构磁芯和传统EE结构磁芯电感器的主要电气参数,如感量、磁通密度分布以及直流叠加特性,结果表明UUI电感器较EE型具有感量大、磁芯磁通密度分布更均匀、直流叠加特性较好的优点。     

开口式电流互感器耐直流性能研究

传统闭合磁路电流互感器易受直流分量影响引起磁饱和,导致测量误差非常大。定义了电流互感器耐直流性能的含义,从开口式电流互感器在考虑二次侧负载条件下的等效模型出发,分析了气隙长度对电流互感器有效磁导率和误差的影响,通过基于J-A模型从B-H磁滞回线分析了开口式电流互感器具有良好的耐直流性能。提出了基于比例直流叠加法的电流互感器耐直流性能检测方法,实验了气隙长度和直流分量对开口式电流互感器性能的影响。文中通过误差补偿使得开口式电流互感器兼顾耐直流性能和计量特性,为电流互感器在含直流分量负荷下准确计量提供理论基础。     

采用时域仿真的高压直流输电直流回路谐振特性分析

直流输电系统设计时需要考虑直流回路的谐振特性。首先给出了任意频率下直流回路阻抗的定义,然后提出了利用测试信号法并基于时域仿真计算直流回路阻抗频率特性的方法。通过对一个典型±500 kV直流输电示例系统的分析,研究了交流系统短路比、交流侧滤波器容量和类型、换流变压器短路压降、触发控制角、直流输送功率、平波电抗器电感值、直流滤波器配置组数、直流输电线路长度以及直流系统运行模式等因素对直流回路阻抗频率特性的影响。另外,对设计中的糯扎渡-广东±800 kV特高压直流工程的直流回路谐振特性进行了分析。研究结果为通过调整直流系统不同元件参数来改变直流回路的谐振特性指明了方向。     

动磁式永磁直线无刷直流电机气隙磁场的解析分析

为了解动磁式永磁直线无刷直流电机内气隙磁场的分布,用解析法对电机的气隙磁场进行了数学建模.通过求解拉普拉斯方程,计算了电机内气隙磁场的二维标量磁势,进而得到了电机内气隙磁感应强度的解析式.用建立的解析模型和有限元法分别对定子表面的气隙磁感应强度进行计算,发现两者的计算结果能够很好的吻合,验证了解析模型的正确性.用解析法讨论了占空比、磁极厚度和气隙长度变化对气隙磁感应强度产生的影响,结果表明气隙磁感应强度随永磁体厚度的增加而增大,但会逐渐进入饱和;而气隙磁感应强度也会随着气隙长度的变大而减小.通过对气隙磁场的分析,为相应电机的设计提供了依据.     

大电流电感直流工作特性的改进

低压、大电流输出的电子设备要求直流滤波电感具有良好的直流工作特性.增大磁芯气隙可以明显地改善磁芯材料的磁化特性,扩大其恒导范围.本文通过分析气隙电感所存在的问题,在不改变滤波电感已有任何参数的情况下,采用在磁芯气隙中加入永磁体来产生反向预磁化,改变电感起始工作点,扩大磁芯的恒导工作范围,提高了电感的直流工作特性.测量结果表明这种方法具有较好的效果.     

一体成型电感线圈结构与直流叠加性能关联分析

基于有限元法对一体成型电感(典型规格6.6 mm×6.6 mm×3 mm)的磁场分布进行仿真分析,根据其磁场分布特点提出了电感等效磁路模型,并分析了线圈结构参数对一体成型电感的感值、直流叠加特性的影响。结果表明,在保持线圈匝数为8.5不变的条件下,线圈直径D由2.0 mm增至5.2 mm时,电感内部的总磁阻先减小后增大、感值相应地先增大后减小,在D=4.8 mm左右时总磁阻最小、感值最高;在使用相同磁心材料的情况下,线圈结构参数为N=10.5、D=3 mm (N10D3)和N=8.5、D=4 mm (N8D4)的电感具有相近的初始感值,但N8D4结构电感内部磁场分布比N10D3结构更均匀,表现出更优的直流叠加性能。     

开关电源直流滤波电感气隙长度设计方法

基于磁路基本原理,从理论上研究并推导出了一种电感气隙长度的设计方法,并在工程上进行了试验验证。     

交流叠加冲击电压下环氧绝缘内部气隙局部放电特性

GIS设备在运行过程中时常会受到各类瞬态冲击的作用,交流叠加冲击将严重威胁设备的绝缘安全。为掌握交流叠加冲击电压下环氧绝缘子的绝缘特性,构建叠加电压实验平台,研究分析SF6中环氧绝缘内部气隙缺陷在工频交流与操作冲击叠加电压下的局部放电特性,记录冲击过后的局部放电时域波形,统计最大放电量与放电次数,总结分析交流电压不同相位叠加冲击时的局部放电激发特性和规律。结果表明,操作冲击电压的叠加相位对绝缘内部气隙缺陷的局部放电起始特性具有显著的影响。在交流电压45°、90°与135°叠加操作冲击时可激发气隙缺陷发生局部放电,但放电剧烈程度存在差异;冲击叠加在其他相位时未能激发环氧绝缘内部气隙缺陷产生局部放电;冲击所激发的局部放电持续时间均不超过5个工频周期。     

永磁电机工作气隙中主磁场的特点

现代永磁电机基本上为表面磁体的高磁结构。本文扼要说明永磁电机主磁场分布特性的研究现状，同时根据表面磁体的特点，给出永磁电机的气隙系数Ｋδ，电枢计算长度Ｌδ和极弧计算系数α’ｐ的工程计算公式。这些公式具有较高的计算精度，经多年的产品开发研制实践验证了这些公式的正确性。     

绝缘交界面气隙缺陷及其受潮状态对T型电缆接头电热场的影响研究

本文建立了实际10kVT型电缆终端接头多物理场有限元模型,研究了T型电缆终端接头在绝缘交界面存在气隙缺陷下的电场及温度场分布特性,分析了缺陷条件下的电场、温度场幅值变化规律,提出可有效反映T型电缆终端接头气隙缺陷的特征量及监测位置。结果表明：T型电缆终端接头不同程度气隙缺陷对其交界面处的电场分布特性有一定的影响,但是其...