【技术实现步骤摘要】
一种高频大功率三相变压器损耗计算方法
本专利技术属于高频变压器损耗预测方法领域，具体涉及一种高频大功率三相变压器损耗计算方法。
技术介绍
固态变压器(solidstatetransformer,SST)是未来可再生能源输送与管理系统中的关键元件设备。固态变压器SST由输入侧的整流器、直流变换级和用于交流电压输出的逆变器组成。目前，适用于大功率传输且满足功率双向自由流动的单相或三相隔离型双有源全桥DC/DC变换器(isolatedbidirectionaldual-active-bridgeDC-DCconverter,DAB-IBDC)已经被应用于固态变压器的直流变换级。相比于单相DC/DC变换器拓扑结构，三相DC/DC变换器更具优势，其不仅可以大幅减少高频变压器、开关器件、通信系统和辅助电源等元件的数量，降低固态变压器的体积、重量和成本，还可以减少用于滤除直流电流纹波的电容值，降低环流功率，提高固态变压器的效率和功率密度。高频大功率三相变压器为三相DC/DC变换器的核心电磁元件，起到电气隔离和电压变换的功能，通过提...
【技术保护点】
1.一种高频大功率三相变压器损耗计算方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一：采用基波分析方法，推导出Y-Y型、Y-△型和△-△型绕组连接方式下，高频三相变压器绕组电流i
【技术特征摘要】
1.一种高频大功率三相变压器损耗计算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：采用基波分析方法，推导出Y-Y型、Y-△型和△-△型绕组连接方式下，高频三相变压器绕组电流iLA各阶次谐波电流分量幅值的表达式；
步骤二：结合Dowell方程，计算各阶次谐波频率下的原、副边绕组交流电阻；运用叠加原理将各阶次谐波电流对应的损耗求和，进而得到扁铜线原边绕组损耗表达式Pwp、副边绕组损耗表达式Pws；
步骤三：依据Y型、△型连接下的电压波形，结合电压与磁通密度之间的关系，推导出相应激励电压波形下的铁心磁通密度BY(t)、B△(t)的表达式；
步骤四：结合高频三相变压器的绕组连接方式，将移相控制下的原、副边绕组所产生磁通密度波形叠加，得到负载运行条件下铁心的磁通密度B(t)波形；
步骤五：根据磁通密度B(t)波形，得到简化解析表达式，计算出在移相控制运行条件下：Y-Y型、Y-△型和△-△型绕组连接方式的高频三相变压器铁心损耗。
2.根据权利要求1所述一种高频大功率三相变压器损耗计算方法，其特征在于：所述步骤一中，根据隔离式三相双有源全桥DC-DC变换器的近似等效电路模型，采用基波分析方法，推导出电感Lσ上对应的电压降ΔU的展开式为：
式中，ΔUn和φn分别为电压降ΔU的第n次谐波分量幅值和相位；ω为角频率，ω＝2πfs；
结合相量图，能够得到Y-Y型、Δ-Δ型连接中，电感Lσ上电压降ΔU的第n次谐波电压幅值的计算表达式为：
式中：为Vin侧逆变输出的第n次谐波电压；为Vout侧逆变输出折合到Vin侧的第n次谐波电压；为逆变和整流侧三桥臂变换器的门控信号之间的移相角；
Y-Δ型连接中，电感Lσ上电压降ΔU的第n次谐波电压幅值的计算表达式为：
ΔUn的相位能够表示为：
Y-Y型连接方式下，第n次谐波电压的幅值为：
式中：Nw为原副边绕组的电压变比；
Y-Δ型连接方式下，第n次谐波电压的幅值为：
Δ-Δ型连接方式下，第n次谐波电压的幅值为：
由于电感电流ILA滞后ΔUn为90°，所以经过电感的电流能够表示为：
式中：为Vin侧逆变输出的第n次谐波电流幅值，其大小与两侧逆变输出电压、电感有关；
因此，第n次谐波电流幅值能够表示为：
3.根据权利要求1所述一种高频大功率三相变压器损耗计算方法，其特征在于：所述步骤二中：原边绕组损耗表达式Pwp、副边绕组损耗表达式Pws；
式中，分别为原边绕组和副边绕组第n次电流谐波下的交流电阻系数；N表示非正弦电流的最高谐波阶次；Nw表示原边和副边绕组的匝数比；
RwpDC、RwsDC分别为原边绕组和副边绕组的直流电阻，计算式如下
式中，σw为绕组导体的电导率；Nl1和Nl2分别为原副边绕组每层匝数；m1和m2分别为原副边绕组层数；MTL1和MTL2分别为原副边绕组平均匝长；df1和df2为原副边扁铜线厚度；hf1和hf2为原副边扁铜线宽度。
4.根据权利要求3所述一种高频大功率三相变压器损耗计算方法，其特征在于：步骤二中，原、副边绕组在第n次电流谐波下的交流电阻系数计算式分别为：
式中，m1和m2分别为原副边绕组层数；μ0...
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