[發明專利]一種高頻變壓器熱點溫度的解析計算方法在審
| 申請號： | 202210004533.1 | 申請日： | 2022-01-04 |
| 公開（公告）號： | CN114444409A | 公開（公告）日： | 2022-05-06 |
| 發明（設計）人： | 張建文;陳婷;馬曉華;劉康凱;王路伽 | 申請（專利權）人： | 中國礦業大學 |
| 主分類號： | G06F30/28 | 分類號： | G06F30/28;G06F17/13;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14 |
| 代理公司： | 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825 | 代理人： | 劉文騫 |
| 地址： | 221000 江蘇省*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 高頻變壓器 熱點 溫度 解析 計算方法 | ||
1.一種高頻變壓器熱點溫度的解析計算方法，基于高頻變壓器的熱點等效模型，考慮對流熱阻隨溫度變化的非線性特性，使熱阻參數更加貼近實際運行工況，同時簡化了計算過程，只需提取負載系數和環境溫度就可以實時計算熱點溫度的動態數值。
所述熱點模型包括磁芯熱容Ccore，初級繞組熱容Cpri，次級繞組熱容Csec；初級繞組熱點溫度Tp，次級繞組熱點溫度Ts，磁芯熱點溫度Tc和環境溫度Ta；磁芯損耗Pcore，初級繞組損耗Ppri，次級繞組損耗Psec；磁芯與初級繞組間熱阻Rcp，磁芯與次級繞組之間熱阻Rcs，磁芯與環境之間熱阻Rca，初級繞組與環境之間熱阻Rpa，次級繞組與環境之間熱阻Rsa；
所述基于熱點模型的溫度解析計算方法包括以下步驟：
S1：獲取已知的高頻變壓器物理參數；
S2：根據高頻變壓器的熱點等效模型計算熱路等效參數；
S3：考慮溫度對對流換熱系數的影響下，改進對流換熱熱阻參數確定方法；
S4：根據熱路模型列寫關于熱點溫度的求解方程；
S5：簡化熱點溫度動態求解方程并獲得解析表達式，在保證高精確率的情況下降低計算量。
2.根據權利要求1中所述的一種高頻變壓器熱點溫度解析方法的步驟，其特征在于，所述S1中物理參數包括散熱面表面特征長度、繞組的高度、體積膨脹系數、空氣動力粘度、普朗特數、空氣流體密度、高頻變壓器額定工作電流、額定工作容量、額定工況下熱點溫差、高頻變壓器繞組的直流和交流等效電阻、熱點溫度的起始溫度、磁芯損耗系數。
3.根據權利要求1中所述的一種高頻變壓器熱點溫度解析方法的步驟，其特征在于，所述S2中構建熱路模型參數計算時主要考慮高頻變壓器的散熱方式為對流散熱，其中對流換熱熱阻的計算公式如下式所示：
式中，hc為對流系數，Ac為對流面積；其中磁芯的對流換熱面積由以下公式確定：
式中，Hc為磁芯高度，Hr為繞組高度，Wc為磁芯寬度，K1為磁芯面積系數，取值為0.0069，x為繞組到磁芯的距離，d為線徑；對流傳熱系數hc表達式如下：
式中，ρ為流體密度，ΔT為溫度差，λ為熱導率，D為表面特征長度，g為重力加速度，cp為等壓比熱容，β為體積膨脹系數，Pr為普朗特數，μ為動力粘度，其由以下公式確定：
式中，t和t0分別表示時間，μ0為t0時刻動力粘度。
4.根據權利要求1中所述的一種高頻變壓器熱點溫度解析方法的步驟，其特征在于，所述S3中改進的對流換熱熱阻系數公式如下所示：
式中，Thk、Tak分別表示在額定負載條件下的熱點溫度和周圍環境溫度，I表示當前工作電流，Ik表示額定負載電流，m為經驗常數，自然冷卻條件下等于0.8，強迫風冷條件下等于1。
5.根據權利要求1中所述的一種高頻變壓器熱點溫度解析方法的步驟，其特征在于，所述S4中的微分方程采用三節點熱點溫度列寫微分方程如下所示:
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