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新型磁集成双频DC/DC变换器

中国电机工程学报 2020年第24期40卷 8131-8144页

作者：高圣伟王浩刘晓明李龙女天津市电工电能新技术重点实验室(天津工业大学) 天津市西青区300387 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市红桥区300130

双频DC/DC变换器是一种高效的变换器。其高低频单元包含一个高频小电感和一个低频的大电感,使得变换器的重量和体积较大。文中提出一种新型磁集成结构,将运行在不同频率的两电感集成在一个EE磁心,减小了磁元件的重量和体积,提高变换器... 详细信息

双频DC/DC变换器是一种高效的变换器。其高低频单元包含一个高频小电感和一个低频的大电感,使得变换器的重量和体积较大。文中提出一种新型磁集成结构,将运行在不同频率的两电感集成在一个EE磁心,减小了磁元件的重量和体积,提高变换器的功率密度,降低了成本。同现有磁集成方案相比,其能提高低频单元的动态响应速度提升分流效果,同时降低集成磁件的饱和度和磁件损耗。因此该方法可以进一步缩小磁件重量和体积。制作150W双频DC/DC变换器样机,验证了理论分析的正确性。

关键词：磁集成电感双频DC/DC变换器回转器–电容模型有限元法

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基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法

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电工技术学报 2015年第6期30卷 45-52页

作者：李岩李双鹏周吉威李龙女沈阳工业大学特种电机研究所沈阳110870

对于近极槽永磁同步电机而言,其振动噪声特性具有许多的特殊性。本文首先分析了分数槽永磁同步电机在定子齿削角时永磁体产生的气隙磁通密度分布表达式,然后利用所推导的解析表达式计算了在不同齿削角度情况下的各次谐波幅值,最后分别... 详细信息

对于近极槽永磁同步电机而言,其振动噪声特性具有许多的特殊性。本文首先分析了分数槽永磁同步电机在定子齿削角时永磁体产生的气隙磁通密度分布表达式,然后利用所推导的解析表达式计算了在不同齿削角度情况下的各次谐波幅值,最后分别应用有限元法与解析公式计算分析了齿削角方法对电机振动噪声所带来的影响。结果表明,对定子应用齿削角的方法可有效降低近极槽表贴式永磁同步电机的振动噪声。

关键词：近极槽表贴式永磁同步电机振动噪声有限元法定子齿削角

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

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高电压技术 2014年第6期40卷 1623-1629页

作者：李岩李龙女井永腾韩芳旭沈阳工业大学特种电机研究所沈阳110870 特变电工沈阳变压器集团有限公司沈阳110025

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越... 详细信息

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差<2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。

关键词：分裂式变压器短路阻抗场路耦合有限元法漏磁场电流分配

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电力变压器漏磁场与杂散损耗计算的研究

电工技术学报 2013年第S2期28卷 122-127页

作者：李龙女李岩井永腾张博沈阳工业大学特种电机研究所沈阳110870

针对电力变压器漏磁场和杂散损耗计算以及局部过热的问题,笔者采用三维非线性涡流场有限元方法对一台电力变压器进行了漏磁场及杂散损耗的计算与分析。应用MagNet有限元分析软件计算得到变压器油箱及夹件的杂散损耗及损耗密度分布,为了... 详细信息

针对电力变压器漏磁场和杂散损耗计算以及局部过热的问题,笔者采用三维非线性涡流场有限元方法对一台电力变压器进行了漏磁场及杂散损耗的计算与分析。应用MagNet有限元分析软件计算得到变压器油箱及夹件的杂散损耗及损耗密度分布,为了克服杂散损耗以及损耗密度过大引起的局部过热问题,对变压器采取屏蔽措施,并分析屏蔽对变压器杂散损耗、损耗密度以及漏磁场的影响。分析结果表明,通过实际变压器与TEAM Problem 21基准族模型验证了本文所采用损耗计算方法的计算值与测量值的误差在2%以内,从而验证了计算分析的正确性;采取屏蔽措施后变压器油箱和夹件的杂散损耗分别降低了38%和48.9%。

关键词：局部过热磁屏蔽杂散损耗损耗密度漏磁场有限元法

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单向直流断路器拓扑与保护策略分析

电工技术学报 2020年第S01期35卷 259-266页

作者：杨田刘晓明吴其陈海李龙女沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387

混合式直流断路器是构建柔性直流电网的重要装备,由于大量使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等电力电子元件,制造成本高。该文提出一种采用单向开断的混合式直流断路器拓扑结构和适用于多端口直流电网(MTDC)的隔离保护策略。在保证可靠性前... 详细信息

混合式直流断路器是构建柔性直流电网的重要装备,由于大量使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等电力电子元件,制造成本高。该文提出一种采用单向开断的混合式直流断路器拓扑结构和适用于多端口直流电网(MTDC)的隔离保护策略。在保证可靠性前提下,提出断路器拓扑结构,以提升IGBT利用率,降低拓扑系统成本。为分析拓扑系统可行性与可靠性,利用PSCAD/EMTDC构建三端口直流电网模型,定量模拟隔离不同类型短路故障变化过程。结果证明,单向直流断路器可准确识别故障电流,并快速开断故障线路,其拓扑结构和保护策略可满足系统保护的快速性和可靠性要求。

关键词：混合式直流断路器单向开断故障保护策略柔性直流电网经济性

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电器电场有限元精细求解器研究

电工技术学报 2018年第24期33卷 5789-5796页

作者：冯海文刘晓明李龙女朱高嘉沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 沈阳工业大学软件学院沈阳110023 天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津300387

基于自主开发的电器电场精细计算与绝缘分析有限元平台,提出改进区域分解方案,采用边界均匀离散和渐变离散融合方法,以最小内角最大为约束条件,提出改进单元优化涟漪模型,实现单元趋正剖分。求解器中采用动态压缩存储结构及快速访问机制... 详细信息

基于自主开发的电器电场精细计算与绝缘分析有限元平台,提出改进区域分解方案,采用边界均匀离散和渐变离散融合方法,以最小内角最大为约束条件,提出改进单元优化涟漪模型,实现单元趋正剖分。求解器中采用动态压缩存储结构及快速访问机制,实现Hermite插值计算有限元电场精细计算,以解决单元质量与计算效率这一矛盾关系。典型计算案例仿真结果表明,趋正度γ≥0.8的优质单元约87%,最小内角不低于40°的优质单元达96%以上。利用本求解器计算550kV SF6断路器灭弧室电场和具有解析解的电场案例,比对分析表明,本算法与Lagrange插值法和Ansys求解器相比,计算精度分别提高290%和150%,平均误差和最大误差均有降低。

关键词：有限元精细计算趋正剖分 SF6灭弧室 Hermite法压缩存储

基于场路耦合法的高阻抗变压器设计与计算分析

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高压电器 2019年第3期55卷 78-83页

作者：王晓伟李岩李龙女沈阳工业大学特种电机研究所沈阳110870

针对短路电流过大引起的变压器损坏问题,文中基于一台220 kV三相三绕组有载调压变压器产品,提出了3种提高中—低压侧绕组短路阻抗的设计方案。首先,通过拆分中压绕组、调压绕组中置、高压绕组内置的方法增大中低绕组间的漏磁空道,实现了... 详细信息

针对短路电流过大引起的变压器损坏问题,文中基于一台220 kV三相三绕组有载调压变压器产品,提出了3种提高中—低压侧绕组短路阻抗的设计方案。首先,通过拆分中压绕组、调压绕组中置、高压绕组内置的方法增大中低绕组间的漏磁空道,实现了3种不同绕组结构的高阻抗变压器设计;然后,应用基于场路耦合的有限元法和漏磁阻法分别对不同设计方案的短路阻抗进行计算分析,得出将高压绕组内置的方案对提高短路阻抗最明显,提高了124.56%。同时,通过两种方法计算结果对比验证了计算的正确性;最后,对不同设计方案引起的油箱及夹件的涡流损耗及损耗密度分布进行计算,研究在实现变压器高阻抗过程中对结构件损耗产生的影响。文中对今后高阻抗变压器的设计提供了一些思路。

关键词：高阻抗变压器短路阻抗场路耦合涡流损耗

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超高压双器身结构的变压器设计与电磁分析

高电压技术 2016年第7期42卷 2322-2328页

作者：李洪奎井永腾李岩李龙女韩芳旭沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳110159 沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

由于超高压变压器采用独立调压结构(分为主体变压器和调压变压器),此结构变压器占地面积大,安装、调试和维修工作复杂。因此,提出一种新型器身结构,为双器身共箱式结构,即主体变压器和调压变压器设计在同一油箱内,可使占地面积大大减小... 详细信息

由于超高压变压器采用独立调压结构(分为主体变压器和调压变压器),此结构变压器占地面积大,安装、调试和维修工作复杂。因此,提出一种新型器身结构,为双器身共箱式结构,即主体变压器和调压变压器设计在同一油箱内,可使占地面积大大减小,并降低了安装、调试和维修工作的难度。首先利用三维有限元分析方法,结合超高压双器身变压器的磁路特点,建立"磁场-电路"耦合数学模型,计算分析该产品漏磁场,并对金属结构件磁密、损耗进行计算和分析。同时,采用能量法对产品短路阻抗进行求解,最后通过实验值定量地分析此结构对短路阻抗的影响。结果表明:采用调压变压器新结构后,油箱磁密幅值降低了0.01 T;夹件磁密幅值降低了4.16%;夹件损耗降低了8.1%,短路阻抗略有增加,增加的最大幅值为2.56%,并通过与实验数据的对比得到计算误差<2%,验证了计算的有效性。通过计算与分析表明,新结构与原结构的产品特性变化不大,新结构符合生产技术要求。

关键词：超高压变压器双器身漏磁场短路阻抗电磁分析

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永磁风力发电机风冷结构设计与分析

电工技术学报 2019年第5期34卷 946-953页

作者：朱高嘉刘晓明李龙女高圣伟佟文明天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387 沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870

随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高,其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。以一台1.65MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例,基于计算流体力学和传热学理论,建立发电机全域三维流动与传热耦... 详细信息

随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高,其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。以一台1.65MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例,基于计算流体力学和传热学理论,建立发电机全域三维流动与传热耦合模型,应用有限体积法数值分析发电机内的流动和温升分布状态。针对强迫风冷结构需要外接风机而占用系统空间大、清洁维护难度高的问题,提出一种由转子辐板支架作为离心式风扇驱动冷却风的全封闭式自循环风冷系统。通过不同冷却结构尺寸下散热性能的对比研究,给出了较适宜的发电机冷却结构方案,对提高大型永磁风力发电机的运行可靠性具有一定的参考意义。

关键词：永磁风力发电机通风结构温度场流体场