摘要：精确预估非正弦波激励下高频变压器绕组与铁芯损耗、研究正常模态下变压器温升特性,对于大功率高频变压器的结构优化和散热设计至关重要。首先,结合正常模态下高频变压器的非正弦激励波形,利用Infolytica MagNet电磁场分析软件对高频变压器开展瞬态磁场仿真计算。然后,利用铁芯的磁化和高频损耗特性测量结果,计算出高频变压器铁芯和绕组高频损耗。最后,将损耗作为载荷加载至ThermNet计算变压器的三维温度分布。设计和制作了两台5k Hz、10kW纳米晶合金铁芯壳式和芯式高频变压器试验模型,利用上述方法针对两台变压器的磁场、损耗、温度场进行仿真计算。结果表明:损耗仿真结果与空载、短路实验的测量结果之间的偏差低于15%;壳式和芯式高频变压器在自然散热方式下的稳态最大温度分别为104℃和108℃,壳式拓扑结构的散热特性优于芯式结构;最后提出了大功率高频变压器的散热设计方法,该方法对于大功率高频变压器的优化设计具有一定的指导意义。

关键词：大功率高频变压器 铁芯损耗 绕组损耗 多物理场 磁场 

单位：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学); 北京102206; 国家电网有限公司; 北京100031