目前,我国的地铁车辆辅助电源主要采用双重逆变器结构形式,具有两台输出变压器,体积庞大。 变压器的一次绕组轴向分裂,可实现两台变压器集成;变压器的漏抗必然存在,且在一次侧与平衡电抗器串联,在二次侧与滤波电容串联,可以实现几种磁性器件的集成。因此,变压器采取磁集成技术将大大降低辅助电源的体积。本文中,作者对采用磁集成技术的168kVA轴向双分裂多磁路变压器进行了各种研究。 变压器采用磁集成技术后,如何设计变压器绕组,使其在结构上实现多种磁性器件的集成,在性能上满足辅助电源的要求呢?针对上述的问题,主要完成如下几个方面的工作: 1、对国内外磁集成技术的发展和研究现状进行了叙述,并着重分析了多重逆变器中磁集成技术的应用原理,对相关的重要参数进行了理论计算,对地铁车辆辅助逆变电源系统进行了仿真。 2、论述了有限元分析的电磁场和温度场的理论基础;制造出模拟样机,分别用耦合场分析法和稳态非线性分析法对其进行计算,计算结果与其短路实验结果进行对比,验证了稳态非线性分析法计算结果的可信性;分析多磁路变压器的冷却方式,确定有限元热分析的外部条件。 3、采用稳态非线性分析法对多磁路变压器进行短路阻抗计算,利用能量法计算出变压器高压与高压、高压与低压、两高压与低压、低压与高压以及低压与两高压之间的漏感;对变压器的温度场进行有限元分析,确定温度场分布情况。 4、通过仿真计算结果与出厂试验结果进行比较,验证了仿真计算结果是正确可靠的。 通过对变压器进行磁集成设计,有效地减轻了地铁车辆辅助电源的重量,降低了地铁车辆的生产、运营和维护成本。
