[发明专利]中频变压器散热气道设计及其等效温升试验方法

权利要求书

1.一种中频变压器散热气道设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.根据变流设备拓扑结构及调制方式，确定所述中频变压器额定工况的初级电压、次级电压及电流谐波含量；

B.计算绕组损耗：根据各次谐波电流分量及相应的交流电阻计算各次谐波电流产生的损耗，叠加后得到总绕组损耗；

C.计算铁心损耗：对所述中频变压器进行非正弦供电，计算各次谐波的铁心损耗，叠加后得到总铁心损耗；

D.根据所述步骤B中绕组损耗的计算结果，计算各匝绕组损耗，根据所述中频变压器绕组形式计算各层绕组损耗，按照损耗平均的原则，将绕组分组，设计散热气道布置位置的分组方案，其中各组损耗数列方差最小的分组方案，为最优的散热气道布置位置；

E.根据所述步骤B和所述步骤C中绕组损耗和铁心损耗的计算结果，按照各发热体散热气道截面积正比于其发热功率的原则，设计各绕组散热气道及外围风道板尺寸；

F.使用软件建立散热模型进行仿真计算所述步骤D中的散热气道布置位置和所述步骤E中的各绕组散热气道及外围风道板尺寸，校核散热方案。

2.根据权利要求1所述中频变压器散热气道设计方法，其特征在于：所述步骤C中，正弦激励下单位重量铁心损耗p_Fe由Steinmetz方程：表示，其中，f为铁心工作频率，B_m为铁心磁密峰值，根据铁心材料单位重量损耗曲线，拟合得到常数k，α，β，对所述中频变压器进行非正弦供电，已知初级电压各次谐波分量U_n，初级绕组匝数N₁，铁心有效截面积A_c，根据

U_n＝4.44N₁nfB_mnA_c

计算相应频率下的铁心磁密峰值B_mn，通过Steinmetz方程：计算各次谐波的铁心损耗，叠加后得到总铁心损耗。

3.根据权利要求1所述中频变压器散热气道设计方法，其特征在于：所述步骤D中，记绕组匝数为N₁，共分为m层，拟分配n个气道，将绕组分为(n+1)个组分别予以散热，根据排列组合关系，n个气道在m层绕组的分布位置共有种方案，计算各分组方案下的各组损耗数列，分别计算损耗数列的方差，其中损耗数列方差最小的方案为最优的散热气道布置位置。

4.一种检验权利要求1所述中频变压器散热气道设计方法的等效温升试验方法，其特征在于：散热气道完成设计、生产后，记绕组在各次谐波频率时的交流电阻为R_n，电流有效值为I_n-RMS，绕组在非正弦供电下等效电阻为R_eff，电流有效值为I_RMS，单位时间平均焦耳热损耗P_cu，直流电阻为R_DC，取过载电流倍数K为：

对中频变压器进行短路工况下工频过载温升试验。