欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2022100045331
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-10-13
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种高频变压器热点温度的解析计算方法,基于高频变压器的热点等效模型,考虑对流热阻随温度变化的非线性特性,使热阻参数更加贴近实际运行工况,同时简化了计算过程,只需提取负载系数和环境温度就可以实时计算热点温度的动态数值。

所述热点模型包括磁芯热容Ccore,初级绕组热容Cpri,次级绕组热容Csec;初级绕组热点温度Tp,次级绕组热点温度Ts,磁芯热点温度Tc和环境温度Ta;磁芯损耗Pcore,初级绕组损耗Ppri,次级绕组损耗Psec;磁芯与初级绕组间热阻Rcp,磁芯与次级绕组之间热阻Rcs,磁芯与环境之间热阻Rca,初级绕组与环境之间热阻Rpa,次级绕组与环境之间热阻Rsa;

所述基于热点模型的温度解析计算方法包括以下步骤:S1:获取已知的高频变压器物理参数;

S2:根据高频变压器的热点等效模型计算热路等效参数;

S3:考虑温度对对流换热系数的影响下,改进对流换热热阻参数确定方法;

S4:根据热路模型列写关于热点温度的求解方程;

S5:简化热点温度动态求解方程并获得解析表达式,在保证高精确率的情况下降低计算量。

2.根据权利要求1中所述的一种高频变压器热点温度解析方法的步骤,其特征在于,所述S1中物理参数包括散热面表面特征长度、绕组的高度、体积膨胀系数、空气动力粘度、普朗特数、空气流体密度、高频变压器额定工作电流、额定工作容量、额定工况下热点温差、高频变压器绕组的直流和交流等效电阻、热点温度的起始温度、磁芯损耗系数。

3.根据权利要求1中所述的一种高频变压器热点温度解析方法的步骤,其特征在于,所述S2中构建热路模型参数计算时主要考虑高频变压器的散热方式为对流散热,其中对流换热热阻的计算公式如下式所示:

式中,hc为对流系数,Ac为对流面积;其中磁芯的对流换热面积由以下公式确定:式中,Hc为磁芯高度,Hr为绕组高度,Wc为磁芯宽度,K1为磁芯面积系数,取值为0.0069,x为绕组到磁芯的距离,d为线径;对流传热系数hc表达式如下:式中,ρ为流体密度,ΔT为温度差,λ为热导率,D为表面特征长度,g为重力加速度,cp为等压比热容,β为体积膨胀系数,Pr为普朗特数,μ为动力粘度,其由以下公式确定:式中,t和t0分别表示时间,μ0为t0时刻动力粘度。

4.根据权利要求1中所述的一种高频变压器热点温度解析方法的步骤,其特征在于,所述S3中改进的对流换热热阻系数公式如下所示:式中,Thk、Tak分别表示在额定负载条件下的热点温度和周围环境温度,I表示当前工作电流,Ik表示额定负载电流,m为经验常数,自然冷却条件下等于0.8,强迫风冷条件下等于

1。

5.根据权利要求1中所述的一种高频变压器热点温度解析方法的步骤,其特征在于,所述S4中的微分方程采用三节点热点温度列写微分方程如下所示:

6.根据权利要求1中所述的一种高频变压器热点温度解析方法的步骤,其特征在于,所述S5简化热点温度动态求解方程并获得解析表达式,在保证高精确率的情况下降低计算量,得到的热点温度动态求解的微分方程如下:式中,Tx可表示磁芯和初次级绕组热点温度Tc、Tp和Ts,Rx可表示为磁芯和初次级绕组的热阻Rc、Rp和Rs;Cx可表示为磁芯和初次级绕组之间的热容Ccore、Cpri和Csec;Rac和Rdc分别表示交流电阻和直流电阻;K表示负载系数;A为与热阻和交直流电阻有关的常数。

7.根据权利要求1中所述的一种高频变压器热点温度解析方法的步骤,其特征在于,所述S6中微分方程的解析解如下所示:

式中,Tx_st表示初始热点温度,t表示时间。根据该解析式,代入数据可得到热点温度在不同的负载系数下随着时间变化的动态过程。