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【6h】

基于磁场分析的动车组主变压器参数计算及运行特性仿真分析

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文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 高速动车组主变压器的特点

1.3 国内外牵引变压器研究现状

1.4 课题来源

1.5 本文主要内容及各章节安排

第二章 基于ANSYS软件的主变压器磁场分析

2.1 电磁场的基本理论及分析方法

2.1.1 电磁场基本理论

2.1.2 电磁场分析的基本方法

2.1.3 有限元法的基本原理

2.1.4 磁场分析的任务

2.2 ANSYS软件介绍

2.3 变压器磁场分析建模

2.3.1 变压器结构

2.3.2 磁场模型

2.3.3 基于ANSYS磁场分析步骤

2.4 磁场分析结果及讨论

2.5 本章小结

第三章 基于磁场分析的变压器参数计算

3.1 电感矩阵

3.2 基于电感矩阵的短路电抗计算

3.2.1 一次绕组与牵引绕组1

3.2.2 一次绕组与牵引绕组2

3.2.3 一次绕组与辅助绕组

3.4 本章小结

第四章 基于MATLAB的变压器特性仿真分析

4.1 基于受控源的解耦仿真电路

4.2 空载合闸

4.2.1 理论分析

4.2.2 仿真分析

4.3 突然短路

4.3.1 理论分析

4.3.2 仿真及结果

4.4 稳态运行

4.4.1 理论分析

4.4.2 仿真及结果

4.5 本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢

附录A(就读硕士研究生期间发表的论文)

附录B(就读硕士研究生期间参与的项目)

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摘要

高速动车组主变压器是机车的核心部件之一,为了使设计出的变压器能够满足机车运行对其容量大、重量轻、体积小和损耗低等方面的要求,有必要对所设计的变压器进行基于有限元方法的磁场建模仿真分析,用数值的方法来计算变压器绕组磁场分布,进而计算绕组电感、阻抗等特性量,以确定所设计的变压器是否符合实际使用的需要。
   本文借助于有限元分析软件ANSYS,用静态磁标势法建立了动车组主变压器三维仿真模型。经过准确的结构建模、精确的有限元剖分、加载电流载荷等预处理步骤,最后求解出绕组及绕组之间的磁场能量。根据稳态时绕组能量与绕组电感之间的关系,计算出变压器绕组的电感矩阵;并给出了沿特殊路径下绕组和铁心的磁场强度分布。为求得两绕组之间的短路阻抗,在已知变压器绕组电感矩阵并忽略绕组电阻的基础上,通过电路等效的方法,将其简化为T型电路进行求解。另外,为了分析变压器空载合闸、绕组短路和负载稳定运行条件下绕组电流的变化情况,搭建了基于MATLAB/SIMULINK的变压器仿真电路模型。从电路仿真的结果来看,电流达到稳态时的幅值与理论计算值是比较吻合的;此外也可通过短路电流稳态值计算绕组之间的短路阻抗。与实结果比较可知,本文采用的方法是切实可行的。

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