諧波對牽引變壓器損耗的影響
發布時間:2019-07-12 11:35:13來源:
壓器進行建模??紤]到諧波的影響,估算了在不同頻率下計算這些參數值。當電抗值與頻率成正比時,電阻值必須通過某個模型來確定,該模型要考慮渦流電流以及可能有的電、磁屏蔽作用。
圖i表示的是有同心式線圈牽引變壓器有效部分布置圖。外層的鋁油箱用來屏蔽漏磁通。
為了使渦流損耗比較小,低壓線圈(TR)采用連續式換位銅導線(CTC)制做,而高壓線圈(HV)采用單根矩形導線。因為線圈匝數較多,所以我們僅考慮虛線矩形限定的變壓器線圈的1/4,詳細情況見。
1.1有限元(FE)模型采用的軸對稱模型與實際情況相近:它有2個對稱軸,可以認為是一個完整的牽引部分(1HV+1TR),同時使計算程序使用的存儲空間降到了比較小。
如何準確考慮鋁油箱的影響是二維建模的主要難點。如果線圈是交錯餅式,這部分起著重要的作用。事實上,油箱近似假設為圓注形,封閉一個電磁鐵心,無磁通回路磁軛,以避免形成另外的短路鋁線匝。
高壓線圈的每一匝由一根粗銅導體組成,而牽引線圈為多匝,由奇數根粗銅線組成。所有這些導線都能通過改變一些參數,特別為簡化模型建立的參數自動生成。
1.2電路表示有限元模型電路的原理。因為磁路并不形成閉路,我們考慮2個交流電源,以保證高壓、牽引線圈間的安匝平衡。圖中心的短路匝代表油箱。
是一個餅式線圈變壓器的例子,由此看出高壓測電路的復雜性。
2測量測量要比有限元計算容易實現。盡管如此,測量仍不可能總是能實現高頻大電流。事實上,諧波電流在1kHz時仍會超過20A.因此,根據能夠達到的試驗電流,我們在ABB SecheronLtd的實驗室中對餅式線圈和同心式線圈的牽引變壓器作了試驗。
2.1同心式線圈變壓器(1)大電流供電。表示在比較大頻率200Hz下電流在20~100A間變化的試驗原理。4個牽引線圈串聯并短路,這相當于變壓器平衡負載的情況。
由測得的損耗可以推導出從高壓側看到的等效電阻,表示了其隨頻率變化的情況,并用數學方法通過它在有效頻率范圍內的多項式函數(1)來描述。Rcc=a+b,f+o,f2+d,f3(1)(2)減小電流供電??梢栽谳^高頻率下用比較大值達到150A的電流進行側量。表示允許試驗達到6kHz所需設備以及設備布置情況。是測量結果。
圖中我們可以辨別在高頻范圍中內每條曲線的電流值。
為了確保測量數據的準確性,與大電流試驗結果進行比較的比較高頻率達200Hz.這樣除去在10mA的小慮導電體的集膚效應,需要知道2個導體之間的比較小滲透深度?;谶@一點確定計算時間和存儲容量之間恰當的相互關系。我們分別為餅式線圈和同心式線圈施加了200Hz和1000Hz的比較大頻率。
3.1同心式線圈變壓器2對測量值(圓點)和模擬值正方形作了比較。我們注意到在350Hz時,模型的阻抗要比實際情況大。在這個頻率范圍內比較大偏差達到了100%.在350~1000Hz時,測量值比模擬值更高,但比較大偏差下降至50%左右。偏差的符號變化是很難解釋的,尤其是這種變化發生時的頻率。特別值得注意的是,各種不考慮鋁油箱的的仿真,對結果沒有明顯的影響,所以這種偏差主要歸因于所采用的2D軸對稱模型。電流處的一些數據外,2種試驗方法的結果非常吻合2.2餅式線圈變壓器對餅式線圈的變壓器作了相同的試驗。1給出了頻率高達200Hz時電阻三次多項式變化曲線。與同心式線圈相比,我們注意到電阻值高出許多,這是因為使用鋁油箱的緣故。在這種情況下,抗漏磁通非常強。
3結果討論除有限元仿真模型外,必須考慮一些預防措施和限制條件,例如仿真中用到的比較高頻率。事實上,考測量曲線是由一個多項式估算出來的。該多項式只對考慮的頻率有效3.2餅式線圈變壓器3給出仿真結果與測量結果。目前在高頻下還不可能進行這種測量。就餅式線圈來說,在所考慮的頻域內,測量值要比仿真低。但是,因為電阻值較高,測量值的比較大偏差要比同心式線圈的低。
供幫/Hz 3餅式線圈變壓器的仿真值/測量值大,換相時間越長,轉矩脈動也會增大。為減小轉矩波動提供了一種途徑。
5總結無刷直流電動機由于功率密度大、重量輕、輸出轉矩大、易于控制等優點,目前正廣泛應用于電動汽車領域。電動汽車采用轉矩閉環控制,對轉矩控制精度要求較高,故如何減小轉矩脈動也是目前研究的一個熱點問題。本文從原理上分析了轉矩波動的原因,