[发明专利]一种提高电抗器各包封线圈生热散热能力的设计方法

权利要求书

1.一种提高电抗器各包封线圈生热散热能力的设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：获得电抗器的初始设计参数，根据电抗器的初始设计参数，计算电抗器的互感矩阵，结合流过电抗器的总电流，从而获得各包封线圈的电流；

步骤2：根据电抗器各包封线圈的电流，采用解析法计算包封线圈周围的磁场分布，进而获得包封中每匝线圈的损耗；在此基础上，通过叠加原理，计算电抗器各包封线圈的总损耗；

步骤3：基于电抗器的初始设计参数，通过仿真软件搭建电抗器的模型，将计算得到的各包封线圈的总损耗，作为电抗器模型中的热源条件，通过流场-温度场耦合，获得电抗器的温度场仿真结果；

步骤4：根据电抗器的温度场仿真结果，提取不同路径下的温度、流场及包封壁面热流密度，结合电抗器的温升计算方法，形成最内、最外包封与内部包封间的热负荷分配系数；结合编程软件形成等高、不等热流的设计方法，获得电抗器的优化设计结果；

所述步骤1中，通过MATLAB软件编程，形成电抗器的初始参数，其中设计程序中需满足的等式约束条件包括电抗器各包封高度、气道宽度及包封壁面热流密度参数基本相等，实现电抗器内部各包封具有基本相同的生热散热能力；

等式约束条件如式(1)所示：

其中,W_i,I_i,S_i H_i，d_i分别为：包封i的匝数、包封电流、导体截面积、高度及气道宽度；W_j、I_j、S_j、H_j、d_j分别为：包封j的匝数、包封电流、导体截面积、高度及气道宽度；H为设计的电抗器高度，d为设计的电抗器气道宽度；在上述约束条件下，电抗器仍需满足包封电压方程，以满足电感值要求；

所述步骤1中，各包封的电流计算方法为：

首先根据电抗器的初始设计参数，通过Matlab编程软件计算电抗器的互感矩阵，如式(2)所示：

式中，M为电抗器的互感矩阵，M_i,j为包封i和j的互感；m为电抗器包封个数；根据上式中的互感矩阵，结合流过电抗器的总电流I，可以计算得到各包封电流，如下式(3)所示；

所述步骤4中，根据热负荷系数分配系数，结合电抗器的等高、不等热流密度的设计方法，即电抗器在满足包封电压方程的前提下，且满足各包封高度基本相同，包封热流密度不相等；

其中，各包封热负荷满足的等式约束条件如式(9)所示；

结合电抗器的初始设计参数，通过MATLAB编程软件，在上述的等式约束条件下能够获得电抗器的优化设计结果。