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场路耦合方法在大型电力变压器三维瞬态有限元分析中的应用

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电工技术学报 2014年第9期29卷 219-224页

作者：康雅华白保东郭源成沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 特变电工沈阳变压器集团有限公司沈阳110144

提出一种三维瞬态场路耦合有限元分析方法计算变压器结构件的三维漏磁场及损耗,该方法能够考虑铁磁材料非线性各向异性的电磁特性。以TEAM Problem 21C-M1模型为例,通过磁屏蔽和导磁钢板涡流损耗的计算,表明计算结果和测量结果基本吻合... 详细信息

提出一种三维瞬态场路耦合有限元分析方法计算变压器结构件的三维漏磁场及损耗,该方法能够考虑铁磁材料非线性各向异性的电磁特性。以TEAM Problem 21C-M1模型为例,通过磁屏蔽和导磁钢板涡流损耗的计算,表明计算结果和测量结果基本吻合,验证了该方法的正确性。并将该方法应用于一台大型单相自耦电力变压器的数值计算中,结构件损耗的计算误差为3.64%。验证了本文提出方法的正确性和可行性,使得大型电力变压器三维漏磁场及结构件损耗的准确计算得以实现。

关键词：场路耦合非线性各向异性三维瞬态场变压器损耗漏磁场

基于场路耦合的变压器绕组匝间短路电磁谐响应分析方法

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电工技术学报 2019年第4期34卷 673-682页

作者：潘超米俭王格万蔡国伟张永会东北电力大学电气工程学院吉林132012 松花江水力发电有限公司吉林白山发电厂吉林132400

变压器绕组匝间短路会造成绕组结构严重变形甚至烧毁,从而影响到设备乃至系统的安全稳定运行。基于场路耦合原理建立单相变压器三维有限元模型,研究变压器空载运行绕组匝间短路问题,通过分析绕组不同位置匝间短路时的电流、磁通以及受... 详细信息

变压器绕组匝间短路会造成绕组结构严重变形甚至烧毁,从而影响到设备乃至系统的安全稳定运行。基于场路耦合原理建立单相变压器三维有限元模型,研究变压器空载运行绕组匝间短路问题,通过分析绕组不同位置匝间短路时的电流、磁通以及受力情况,研究变压器励磁与绕组受力的对应关系,并总结其变化规律。在此基础上,搭建变压器绕组匝间短路动模实验平台,测试短路绕组振动加速度,通过对比仿真结果与实验数据,验证了本文方法的正确性与有效性。

关键词：场路耦合匝间短路谐响应振动频谱

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开关电源汇流排的场路耦合仿真分析及优化

强激光与粒子束 2014年第6期26卷 71-75页

作者：燕宣余李相强刘庆想王庆峰张政权西南交通大学物理科学与技术学院成都610031

根据开关电源工作原理,建立汇流排的外电路模型,并与汇流排模型进行场路耦合仿真,用有限元仿真的方法,得到汇流排在实际激励条件下的电流密度分布和欧姆损耗分布。分析汇流排工作时欧姆损耗集中的区域,在此基础上对汇流排的结构进行优化... 详细信息

根据开关电源工作原理,建立汇流排的外电路模型,并与汇流排模型进行场路耦合仿真,用有限元仿真的方法,得到汇流排在实际激励条件下的电流密度分布和欧姆损耗分布。分析汇流排工作时欧姆损耗集中的区域,在此基础上对汇流排的结构进行优化,从而达到减小汇流排的电流密度和欧姆损耗的目的。

关键词：开关电源汇流排场路耦合欧姆损耗电流密度

MPS结构SiC二极管场路耦合建模及多速率电热联合仿真分析

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中国电机工程学报 2019年第19期39卷 5585-5594页

作者：贾英杰肖飞段耀强罗毅飞舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033 华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

该文建立一种适用于Pi N-肖特基混合型(merged PiN schottky,MPS)结构SiC二极管的场路耦合模型。模型同时考虑该类二极管芯片在浪涌大电流极端工况下的电气特性以及芯片温度耦合作用的影响。首先,基于MPS结构的芯片特点,应用集总电荷建... 详细信息

该文建立一种适用于Pi N-肖特基混合型(merged PiN schottky,MPS)结构SiC二极管的场路耦合模型。模型同时考虑该类二极管芯片在浪涌大电流极端工况下的电气特性以及芯片温度耦合作用的影响。首先,基于MPS结构的芯片特点,应用集总电荷建模方法建立能够表征其电气特性的物理模型,同时基于有限元仿真平台建立与实际SiC模块封装结构和尺寸一致的热模型。其次,应用PSpice-COMSOL仿真平台,建立基于MPSSiC二极管电气模型和热模型的场路耦合模型,并通过多速率仿真策略解决电路仿真与热仿真时间尺度悬殊的问题,实现二极管电气与温度特性的表征及仿真分析。最后,基于Cree 1200V/300A模块中二极管在浪涌条件下的工作特性对该文建立的模型进行仿真和实验结果的验证。结果表明,提出的场路耦合模型具有仿真精度和仿真效率高的优点,为MPS结构SiC二极管在极端工况下的特性研究提供一种分析方法。

关键词：碳化硅二极管 MPS二极管浪涌电流场路耦合电热联合仿真

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单级感应线圈炮场路耦合运动时步有限元分析

电工技术学报 2011年第9期26卷 138-143,150页

作者：关晓存雷彬李治源军械工程学院三系石家庄050003

基于麦克斯韦方程组,提出了一种适用于单级感应线圈炮的场路耦合运动时步分析方法,对于瞬态涡流场与电路耦合问题,应用了Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,采用运动坐标系的方法进行求解;电磁力采用了节点力法求解;解决了单级感... 详细信息

基于麦克斯韦方程组,提出了一种适用于单级感应线圈炮的场路耦合运动时步分析方法,对于瞬态涡流场与电路耦合问题,应用了Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,采用运动坐标系的方法进行求解;电磁力采用了节点力法求解;解决了单级感应线圈炮在脉冲供电时场路耦合分析问题,建立了单级感应线圈炮电磁场-电路-运动系统二维耦合模型。应用上述模型对单级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性。

关键词：线圈炮场路耦合瞬态涡流场节点力法

基于场路耦合的大功率IGBT多速率电热联合仿真方法

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电工技术学报 2020年第9期35卷 1952-1961页

作者：贾英杰肖飞罗毅飞刘宾礼黄永乐海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033

IGBT模块在以短路为代表的非周期过载极端工况中,其自热效应明显。由于高压、大电流等外载荷的冲击,IGBT的温度会在短时内迅速升高,进而影响IGBT芯片的半导体特性以及封装结构的材料特性,并最终直观表现为模块端口电气特性的变化。此时... 详细信息

IGBT模块在以短路为代表的非周期过载极端工况中,其自热效应明显。由于高压、大电流等外载荷的冲击,IGBT的温度会在短时内迅速升高,进而影响IGBT芯片的半导体特性以及封装结构的材料特性,并最终直观表现为模块端口电气特性的变化。此时,需要同时关注IGBT的电气特性与温度分布特性,而电问题与热问题在时间尺度上的差异为电热耦合仿真带来了不便。基于此,该文提出一种基于场路耦合的电热联合仿真方法。首先阐述IGBT场路耦合联合仿真的基本原理;然后分别在Simulink与COMSOL中构建基于IGBT物理模型的电路模型以及基于有限元的热模型,通过Matlab控制脚本实现了多速率仿真策略下的电热联合仿真;最后以ABB3.3kV/1500A大功率IGBT模块为例,通过开关暂态测试和短路测试对所提出的仿真方法进行了验证。

关键词：绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 自热效应极端工况场路耦合联合仿真

非铁磁性金属材料螺旋线圈电磁超声换能器接收效率场路耦合分析

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第12期48卷 3200-3208页

作者：石文泽吴运新龚海张涛谭良辰韩雷中南大学高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083 中南大学机电工程学院湖南长沙410083 中南大学有色金属先进结构材料与制造协同创新中心湖南长沙410083

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)接收信号十分微弱的问题,建立包括螺旋线圈EMAT换能过程和接收等效电路的场路耦合有限元模型;分析阻抗匹配参数、线圈导线直径、前置放大器的输入阻抗和铜背底至线圈间距... 详细信息

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)接收信号十分微弱的问题,建立包括螺旋线圈EMAT换能过程和接收等效电路的场路耦合有限元模型;分析阻抗匹配参数、线圈导线直径、前置放大器的输入阻抗和铜背底至线圈间距对EMAT接收效率的影响规律。研究结果表明:当线圈导线直径为0.25 mm,前置放大器输入阻抗为1 k?,铜背底至线圈距离为0.5 mm时,实验接收横波信号幅值可以提高3倍以上;场路耦合分析方法能够综合考虑接收电路的输出增益和接收EMAT的换能效率,可以更准确地指导EMAT系统设计。

关键词：电磁超声换能器螺旋线圈场路耦合接收效率有限元方法

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连续运动带材感应加热系统场路耦合分析

金属热处理 2006年第10期31卷 18-20页

作者：杨晓光汪友华河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室天津300130

采用复矢量磁位-复标量位(A-φ)法计算涡流场,同时基于磁场分析和法拉第电磁感应定律得出了矢量磁位(A)与等效电路参数的耦合方程。基于此方程,对连续运动带材横向磁通感应加热过程进行了涡流场、温度场与等效电路的耦合分析,其中耦合... 详细信息

采用复矢量磁位-复标量位(A-φ)法计算涡流场,同时基于磁场分析和法拉第电磁感应定律得出了矢量磁位(A)与等效电路参数的耦合方程。基于此方程,对连续运动带材横向磁通感应加热过程进行了涡流场、温度场与等效电路的耦合分析,其中耦合场的计算采用了三维有限元方法。计算结果与测量结果表明,与以能量损耗为基础的场路耦合方程相比,本文所给出的耦合方程更准确。

关键词：感应加热耦合场场路耦合有限元法复矢量磁位-复标量位法

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基于场路耦合时步法的超磁致致动器动态特性

中国电机工程学报 2009年第33期29卷 129-134页

作者：徐周翔蔡炯炯曹志彤浙江大学电子与无线电物理研究所浙江省杭州市310027 浙江机电职业技术学院浙江省杭州市310053

为研究超磁致致动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)激磁电路的电感变化给动态特性带来的影响,分析超磁致材料(giant magnetostrictive material,GMM)的BH曲线随应力变化的内秉特性,建立GMA的电磁场、力场有限元模型和激磁电路... 详细信息

为研究超磁致致动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)激磁电路的电感变化给动态特性带来的影响,分析超磁致材料(giant magnetostrictive material,GMM)的BH曲线随应力变化的内秉特性,建立GMA的电磁场、力场有限元模型和激磁电路集总参数模型,详述了在这2种模型之间以电感作为耦合参变量的场路耦合方法,并采用时步法进行GMA在不同电压下的动态特性分析。结果表明,该模型与电感作为常量的普通模型相比在时域特性上具有明显的非线性特征,在一定程度上解决了将电感作为常量处理带来的误差问题,为精细设计GMA提供了可借鉴的方法。

关键词：超磁致致动器电感场路耦合时步法动态特性