大规模新能源消纳用高频变压器及其铁芯材料发展现状与前景

作     者：韩钰 杨富尧 刘洋 王聪 高洁 孙浩 刘成宇 HAN Yu;YANG Fuyao;LIU Yang;WANG Cong;GAO Jie;SUN Hao;LIU Chengyu

作者机构：先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)北京102209 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2024年第50卷第9期

页      面：3965-3977页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB2404100 2022YFB2404101) 

主　　题：高频变压器 新能源消纳 纳米晶合金 软磁铁氧体 磁性元件 

摘      要：高频变压器是实现大规模新能源消纳和交直流混合配网柔性互联的关键装备,提升其容量对于促进更多风、光等新能源入网、构建新型电力系统具有重要意义。高频变压器容量、功率密度等性能参数主要与铁芯材料及其磁性元件有关。目前,高频变压器常用铁芯材料以软磁铁氧体和纳米晶合金为主。文中首先回顾了软磁铁氧体和纳米晶合金的发展进程,根据两种软磁材料基本性能参数对比分析结果,阐述了纳米晶合金高饱和磁感应强度、低磁致伸缩系数、高磁导率的高频性能优势。其次介绍了两种软磁元件的研究进展,结合元件尺寸、质量、带材宽度等对高频变压器容量的影响,分析了纳米晶铁芯在提升高频变压器容量方面的性能优越性。最后从材料、磁性元件、变压器3个方面总结了大容量高频变压器的发展和需求,指出了目前宽幅超薄纳米晶材料开发、大容量磁性元件制备、MVA级高频变压器设计及制造关键技术等方面面临的挑战。