E芯变压器磁路结构力耦合仿真

电力变压器仿真模型的设计目录绪论................................... - 6 -一．本课题意义....................................... - 6 -二．本文主要工作..................................... - 7 -三．使用工具介绍..................................... - 7 -第一章变压器的基本原理................. - 8 -§1.1 变压器的工作原理................................. - 8 -§1.2 单相变压器的等效电路........................... - 10 -§1.3 三相变压器的等效电路及连接组问题............... - 11 -第二章变压器仿真的方法简介............ - 13 -§2.1 基于基本励磁曲线的静态模型..................... - 13 -§2.2 基于暂态磁化特性曲线的动态模型................. - 14 -§2.3非线性时域等效电路模型......................... - 15 -§2.4 基于ANN 的变斜率BP 算法 .................... - 16 -第三章单相变压器的仿真................ - 17 -§3. 1 单相变压器仿真的数学模型...................... - 18 -§3.1.1 单相变压器的等效电路分析........................ - 18 -§3.1.2 龙格－库塔法则的介绍............................ - 19 -§3.2 单相变压器仿真的程序流程及功能介绍.............. - 20 -§3.3 单相变压器仿真的实例计算及结果分析.............. - 21 -§3.3.1单相变压器仿真的波形分析........................ - 21 -§3.3.2单相变压器的励磁涌流的分析...................... - 23 -§3.3.3单相变压器励磁涌流的特征........................ - 26 -第四章三相变压器的仿真................ - 26 -§4. 1 三相变压器仿真的数学模型...................... - 27 -§4.1.1仿真的数学依据................................. - 27 -§4・1・1・1三相变压器Yd11连接组模式............. -27 -§4・1・1・2三相变压器Ynd11连接组模式 .......... -29 -§4・1・1・3三相变压器YnyO连接组模式............. -29 -§4・1・1・4三相变压器Yy0连接组模式.............. -30 -§4.1.2 电源电压的描述................................. - 31 -§4.1.3铁心动态磁化过程简述........................... - 31 -§4.1.3.1 极限磁滞回环的数学描述...................... - 31 -§4.1.3.2暂态局部磁滞回环的描述...................... - 32 -§4.1.3.3剩磁的处理.................................. - 34 -§4.2 三相变压器仿真的程序流程及功能介绍.............. - 34 -4.2.1 分段拟和加曲线压缩法方法一（两段修正的反正切函数）4.2.2 分段拟和加曲线压缩法方法二（两段修正的反正切函数加两段34 -直线）................................................ -. 36 -4.3 三相变压器仿真的计算实例及结果分析 ............. - 37 -§4.3.1励磁涌流的仿真.................................. - 37 -§4.3.1.1方法一：用两段修正的反正切函数拟和压缩..... - 37 -§4.3.1.2方法二：用两段修正的反正切函数加两段直线拟和压缩38 -§4.3.1.3两种方法的比较分析......................... - 39 -§4.3.2影响变压器励磁涌流的主要因素及结果分析.......... - 40 -§4.3.2.1剩磁对变压器励磁涌流的影响................. - 40 -§4.3.2.2合闸初相角对变压器励磁涌流的影响........... - 41 -§4.3.3三相变压器励磁涌流的特征....................... - 42 -第五章结论与展望...................... - 44 -参考文献............................... - 45 -附录Matlab 程序....................... - 46 -§1.在Yd11 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序............................................................................................... - 46 -§2.在Ynd11 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序............................................................................................... - 49 -§3.在Yny0 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序 ............................................................................................... - 51 -§4.在Yy0 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序52 -§5.在Yd11 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 53 -§6.在Ynd11 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环................................................. - 56 -§7.在Yny0 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 57 -§8.在Yy0 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 58 -摘要随着电力系统的飞速发展，对变压器的保护要求也越来越高。

llc电源变压器高效高精度损耗仿真方法与技巧-回复LLC电源变压器是一种常用的高效高精度变压器，被广泛应用于电力电子设备中。

在设计和制造LLC电源变压器时，减小损耗是提高效率和提高性能的关键。

本文将详细解析LLC电源变压器高效高精度损耗仿真方法与技巧，帮助读者更好地理解和应用这些技术。

第一步：理解LLC电源变压器的工作原理在深入研究损耗仿真方法和技巧之前，我们首先需要了解LLC电源变压器的工作原理。

LLC电源变压器是一种谐振式变压器，主要由LLC谐振电路和磁性元件（主要指变压器）两部分组成。

LLC谐振电路通过控制开关管的开关动作，使电流在主、从、谐振电容三者之间交互流动，从而实现能量传输。

第二步：了解LLC电源变压器的损耗特性在LLC电源变压器中，主要的损耗包括导通损耗、开关损耗、漏磁损耗和温升损耗等。

导通损耗是电流通过导线和电阻产生的能量损耗；开关损耗是开关管切换时产生的能量损耗；漏磁损耗是由于磁场的不完全穿透而产生的能量损耗；温升损耗是由于电流通过导线和磁性元件时由于导线和磁性元件内阻产生的能量损耗。

第三步：选择适当的损耗仿真工具在进行LLC电源变压器的损耗仿真时，选择合适的仿真工具非常重要。

常用的仿真工具有SPICE、FLUX、FEMM等。

SPICE是一种广泛使用的电路仿真工具，可以用于LLC电源变压器的电路仿真。

FLUX是一种电磁仿真软件，适用于LLC电源变压器的磁场仿真。

FEMM是一种基于有限元方法的电磁场建模软件，也可用于LLC电源变压器的磁场仿真。

第四步：准备仿真所需的模型和参数在进行损耗仿真之前，需要准备好所需的模型和参数。

模型包括电路模型和磁场模型。

参数包括电路参数和材料参数。

电路参数包括谐振频率、谐振电感、电容值、开关管参数等。

材料参数包括导体电阻、磁性元件的磁导率、磁饱和特性等。

第五步：进行损耗仿真在得到模型和参数后，可以进行损耗仿真。

首先可以用SPICE对LLC电源变压器的电路进行仿真，得到电路中的电流、电压和功率等信息。

电磁场仿真作业问题：利用Ansoft maxwell 14 进行变压器的仿真模拟，并且利用有限元方法对其进行剖分，求解磁感应强度B。

1、打开ansoft 软件，新建工程。

2、用maxwell 进行3D 作图，如下图所示。

首先绘制磁芯，如下图可以看到U 型薄片。

从上面菜单选择Draw\Sweep\Along Vector ，构成立体图形。

③选中磁芯，在左下方的属性栏中修改物体的材质，选中铁氧体（ferrite )④绘制绕组，先画出轮廓线⑤做矩形，在菜单栏中选择Draw\Sweep\Along path,绘制绕组，并且选择材料为铜copper。

⑥选中磁芯绕组最好绘制的矩形，做镜像复制。

再平移，完成变压器磁铁和绕组的绘制，如下图所示。

3、设置边界条件和激励源。

①建立有限元分析的边界，如下图所示②对绕组电流进行赋值，设置为8A4、用菜单栏，设置求解参数，3D仿真较慢，可以适当降低求解误差。

然后按叹号进行仿真。

5、仿真结果① 对绕组进行剖分单元，如下图所示②对磁铁部分进行剖分分析结果④磁感应强度B大小及其分布，仿真图如下图所示801152& e ■1/US7S3#3BLa.5SQ2-0BBL32 23&D0L 趴0M5SB3012.7687 C ■1.H2-期93&153B1i3Q2c8BLj.6614«30 L364563011.1077^304趴368帀33?5.5H04C30：2.77Ele302氛7B5&R^050 10⑤磁感强度 B 矢量仿真效果图如下图所示、⑥剖分各单元参数值。

⑦选择Mag_B就可以看磁密的情况B[rj1. ig.-S't'rr-Wl 1.Jlfi-rWI i・山"』ifij1舊观恤心上Hi«9SBl-W2T. SS5 £ 70 2h血静・-Qtt24aoar-o@J7±a eiT5i 強吕。

变压器综合仿真设计一一、设计目的：1.掌握SIMULINK仿真环境常用模块库和电力系统模块库；2.对变压器运行进行仿真设计。

二、设计内容：1.单相变压器空载运行，观察空载电流的大小和励磁电流的畸变情况；2.单相变压器空载合闸，观察原边电流和铁芯内主磁通的变化规律；3.单相变压器副边突然短路，观察原副边电流的变化规律。

问题分析：1.单相变压器空载运行时，原边电流主要用来产生主磁场，而电路损耗和铁芯损耗很小，因此即使外加电压很大，空载电流仍然很小。

由于铁磁材料的非线性，在外加电压为正弦规律变化时，原边电流将畸变为尖顶波。

运用simulink建立仿真模型可以观察到这些现象。

2.变压器空载合闸属于过度过程问题，适合采用simulink进行动态仿真。

只需要按照电路的基本结构构建仿真模型即可。

铁芯内的主磁通Φ可以通过空载时的副边电压U2测量，两者之间的数学关系，即3.变压器副边突然短路时，原副边电流将瞬间大幅度增加。

然后随过渡过程的进行逐渐达到稳态值。

作为一种特殊的过渡运行状态，同样可以运用simulink仿真平台加以仿真。

三、SIMULINK仿真模型：1.单相变压器空载运行SIMULINK仿真模型在新建的simulink仿真窗口中，拖入饱和单相变压器（Saturable Transformer）、交流电压源（AC Voltage Source）、电压测量（Voltage Measurement）、电流测量（Current Measurement）、示波器（Scope）等模块，然后按照下图进行连接，建立仿真模型。

2.变压器空载空载合闸仿真模型3.变压器短路仿真模型三、设计报告要求1、相关内容理论分析；2、构建仿真结构框图（包括说明语句）；3、图形输出及说明；4、设计总结。

!"#$%&电路仿真中变压器模型的使用张东辉!，"严萍!高迎慧!孙鹞鸿!（!#中国科学院电工研究所!$$$%$"#中国科学院研究生院!$$$&’）摘要详细阐述了()*+,-电路仿真中变压器模型的使用方法和注意事项，包括通用线性变压器模型、由线性磁心模型构成的线性变压器模型、具有磁滞现象和饱和特性的非线性磁心构成的非线性变压器模型。

还介绍了利用电压控制电压源和电流控制电流源构成的具有交流和直流传输特性的理想变压模型。

另外，提出了利用模型编辑器建立非线性磁心模型的两种方法：参数提取法和试错法，并且设计了测试电路对磁心模型进行测试。

关键词计算机辅助分析()*+,-变压器./0’引言利用计算机辅助设计的方法设计电力电子电路，可以提高设计工作的生产率和设计质量［!］。

()*+,-仿真软件以其通用性、准确性和高效性等优点在电力电子电路辅助分析领域发挥了重要的作用。

变压器和磁性元件是电力电子电路中重要的组成部分，如何在电路仿真中使用它们往往决定了仿真结果对实际电路指导作用的正确与否。

()*+,-仿真软件中包含多种变压器，其中线性变压器（12345+6-78）和由线性磁心（95+6:-78）构成的线性变压器在特定情况下可以当作理想变压器使用［"］。

由非线性磁心构成的非线性变压器存在磁滞现象和饱和特性，应用时可以很好地反映实际情况。

另外，电力电子电路进行稳态分析和小信号分析时常常需要直流变压器模型，实际电路中却不存在，可以通过电压控制电压源和电流控制电流源构成理想变压器模型。

()*+,-仿真软件包含模型编辑器（4;<-=.<+>;8）组件，可以利用模型编辑器对非线性磁心的!?"回线进行修改，当符合要求时提取@+=-):0>A -8>;6参数，根据参数选取所需要的磁心。

还可以利用试错法（B 8+7=76<.88;8），通过修改@+=-):0>A -8>;6参数来测试!?"回线是否符合要求，根据最后确定的@+=-):0>A -8>;6参数选取磁心进行试验研究。

ee形磁芯-回复EE形磁芯是一种常用于电子设备中的磁性元件。

它的结构呈EE型，由两个E型铁心和一个中间的连接铁芯组成。

EE形磁芯有很好的性能和适应性，被广泛应用于电源变压器、滤波器、电感元件以及各种变压器和电感器等领域。

首先，让我们了解一下EE形磁芯的基本结构。

EE形磁芯由两个相同形状的E型铁心和一个连接铁芯组成。

每个E型铁心由磁性材料制成，呈现出一个向内弯曲的形状，两端分别有一个开口。

这样的形状能够提供良好的磁路路径，使得磁场能够尽可能地集中在磁芯内部。

连接铁芯通常位于两个E型铁心的中间，并且与两个E型铁心相互连接。

EE形磁芯的材质通常选择高导磁性的铁氧体或非晶合金。

这些材料具有高导磁性和低磁滞特性，能够有效地吸收和放出磁能。

它们还具有良好的温度稳定性和抗磨损性，适用于各种环境条件。

接下来，我们来探讨一下EE形磁芯的工作原理。

当磁芯中通入交变电流时，磁铁心中就会产生一个交变磁场。

这个磁场会引起磁通的变化，从而导致铁芯上也产生交变磁通。

这种磁通的变化又会引起铁芯内的涡流损耗，使得磁场能量转化为热能。

在这个过程中，EE形磁芯能够提供较低的磁损耗和较高的磁感应强度，从而实现高效的能量转换。

EE形磁芯的设计具有良好的自张力特性，这意味着它能够减少由于磁化和反磁化过程中产生的应力。

这种自张力对于减少能量损耗和提高磁芯的可靠性非常重要。

此外，EE形磁芯还具有较大的绕组容量。

由于磁铁心的结构，EE形磁芯可以拥有大量的绕组，从而提供更高的电感和更低的漏电感。

这种特性使得EE形磁芯特别适用于高功率电感器和变压器等要求高电感的应用场景。

最后，EE形磁芯的制造工艺相对简单，成本相对较低。

由于EE形磁芯的结构相对简单，制造起来比较容易。

制造商可以根据具体的应用需求设计和定制磁芯的尺寸和材质，以满足各种要求。

总结起来，EE形磁芯作为一种常用的磁性元件，在电子设备的设计和制造中发挥着重要的作用。

它的结构简单、性能良好、适应性强，并且能够提供高效的能量转换和稳定的电路性能。

三相心式变压器的磁路三相心式变压器是现代电力系统中广泛使用的一种电力设备，主要用于电能传输、配电、调节电压等方面。

其核心是磁路结构，因此了解三相心式变压器的磁路结构和工作原理是非常必要和重要的。

一、三相心式变压器的基本结构三相心式变压器由三个E型铁心和三个I型铁心组成。

E型铁心由两个平行板组成，中间夹着绕组，通过螺钉固定在一起。

I型铁心由单个的平板和绕组组成，绕组围绕在铁心周围。

三相心式变压器的三组绕组分别位于三个E型铁心和三个I型铁心中。

在三相心式变压器中，每个铁心上有两个绕组，一个称为高压绕组(HV)，另一个称为低压绕组(LV)。

二、三相心式变压器的磁路磁路是指磁通在铁心中运动时所遇到的磁阻。

在三相心式变压器中，磁路由三个E型铁心和三个I型铁心组成。

当高压绕组通过正弦波电流时，高压侧产生的磁通量会穿过高压绕组、E型铁心、I型铁心、LV绕组以及LV绕组对应的E型铁心。

由于高压绕组和LV绕组之间还有相互电位绕组(即中间端子)，所以磁路会穿过三个I型铁心，最终形成回路。

在三相心式变压器的磁路中，磁通量的变化会产生电动势(EMF)，从而引起电流的变化。

由于磁通量与铁心的磁阻有关，因此铁心的磁导率也是磁路运动的关键因素。

磁导率越高，磁通量在铁心中就会更容易流动，从而使变压器的能量损耗更小。

三、三相心式变压器的工作原理三相心式变压器的工作原理基于电磁感应定律，即变化的磁通量会产生电动势，从而驱动电流。

当高压绕组受到正弦波电流时，会产生不断变化的磁场，从而引起空气芯中的感应电流，使芯部产生不断变化的磁场。

高压侧的感应电动势会驱动电流，经过铁心传递到低压侧，最后驱动负载工作。

当高压侧的电流减小或消失时，铁心中产生的磁场也随之减小或消失，从而使低压侧的电动势和电流也随之减小或消失。

总之，三相心式变压器的磁路结构是将高压绕组和低压绕组通过铁心连接起来，形成一条磁路。

通过高压侧的电流，铁心中的磁场不断变化，从而产生感应电动势，驱动了低压侧的电流和负载工作。