【摘要】：现代电力系统已进入大系统、超高压远距离输电、跨区域联网的新阶段,如何尽可能地提高电网的输送能力、实现电网运行的可靠性一直是电力工程的重要研究课题。高压直流输电就是为了适应这一需求发展起来的。同时,高压直流输电给电网设备带来了一些影响,需要做相关课题进行研究。变压器直流偏磁现象就是重要的研究课题。中性点接地的变压器会受到地磁感应电流和直流输电接地极电流侵入的影响,使变压器出现直流偏磁的现象。直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态,是指在变压器励磁电流中出现了一定的直流分量。随着直流偏磁电流的增加,励磁电流波形发生畸变,主要是正负半周不对称。与直流同向的一边,由于铁心过度饱和,电流波形变为尖顶波;与直流反向的一边,铁心的饱和度下降,励磁电流幅值变小,呈现平顶波,同时产生大量的谐波,最终导致变压器振动加剧、温升增大、无功损耗升高。正常情况下,铁芯中的磁通是闭合的,而过度的偏磁饱和会使磁通部分离开铁芯,即变压器内部有过多的漏磁,根据法拉第电磁感应定律,变压器金属结构件中产生感应电流,涡流损耗增大,涡流产生热量,引起局部过热,绝缘碳化受损,变压器因而受到损坏或寿命下降。本论文将直流偏磁现象与电磁场计算有机地结合在一起,通过对四台相同型号400kV(DFP-)单相电力变压器模型(该模型的特点是:双绕组无载调压、低损耗、强油循环风冷、低噪音,线圈排列采用高Ⅱ-低-高Ⅰ-调排列方式)进行实验和软件仿真,主要研究变压器在高压直流输电系统引起的直流偏磁的作用下所受到的影响,研究直流偏磁状态下,变压器励磁电流及谐波、振动、噪声以及损耗、温升的变化规律。

【学位授予单位】：山东大学
【学位授予年份】：2017

【摘要】：电子束焊机电源系统是电子束焊机焊接设备的重要组成部分,电源系统包括高压加速电源、阴极灯丝电源以及栅偏电源。电源系统的主要工作方式是由灯丝电源输出一个较大的电流,对电子束焊机内部的阴极灯丝加热使之溢出电子；由高压加速电源输出一个为负压的高电压,使溢出的电子在高压电场内有一个很高的加速度,使电子得以快速注入工件达到焊接的目的；栅偏电源的作用则是输出一个高电压以调整溢出电子的偏转角度。 在高频高压电源中,升压变压器为其核心部分,而由于其工作在高频情况下,且变压器匝数比很大,会呈现出较大的分布参数如分布电容与漏感,对电源质量造成影响。而在本课题所采用的LCC串并联谐振式高压高频电源中,高压变压器不仅承担着传递能量,隔离升压的作用,其漏感与寄生电容也直接参与了电路谐振,因而变压器的参数特性直接决定了电路的工作状态。同时由于变压器工作在高频、高压的情况下,其绕组结构与绕制方法与传统变压器相比十分复杂。 本文基于规格为-60kV/2kW的高压电源,对其升压部分即高压油箱部分进行了理论分析与实际设计,并实物绕制了一个高压变压器,为LCC串并联谐振变换器与升压变压器一体化设计提供了硬件平台。同时,本文采用LLC串并联谐振软开关技术对阴极灯丝电源进行了改良,提高了工作效率。 高压电源的硬件部分由前级功率板、辅助电源板、控制板以及后级升压油箱组成。控制部分中,以DSP28335为运算处理以及通信联接的核心,CPLD主要负责信号综合和保护信号。高压油箱部分以非晶材料作为高频高压变压器的铁芯,采用倍压整流电路对输出高压进行进一步升压整流。灯丝电源部分采用SG3525作为控制芯片,采用脉冲频率调制(PFM)调制方式。最后各样机实验表明研制的高压油箱部分能够满足实验指标的要求,将逆变器输出电压升至期望的标准电压,且未发生打火击穿现象,且与前级功率板联合实现了LCC软开关谐振。阴极灯丝电源则实现了开关管的零电压开关与零电流开启,实现了LLC软开关谐振,达到了预期目标。

【学位授予单位】：北方工业大学
【学位授予年份】：2015