[发明专利]一种感应滤波变压器的紧凑设计方法

权利要求书

1.一种感应滤波变压器的紧凑设计方法，其特征在于，所述感应滤波变压器采用近似绕组零等效阻抗设计，变压器尺寸参数与绕组等效阻抗相关联，在近似绕组零等效阻抗区间搜寻最小变压器径向尺寸，藉以实现变压器尺寸参数最优化；

所述感应滤波变压器需满足滤波绕组零等效阻抗设计，在满足滤波性能的基础上亦可近似零阻抗设计，即：

Z₃＝(Z_k13+Z_k23-Z_k12)/2∈[-x,x]

式中，Z_k12、Z_k13、Z_k23分别是一次绕组与二次绕组、一次绕组与滤波绕组、二次绕组与滤波绕组相互之间的短路阻抗；Z₃是滤波绕组的等效阻抗；[-x,x]是近似绕组零等效阻抗区间；

所述绕组等效阻抗可由含绕组尺寸参数的计算公式求解而出，具体而言，各绕组间的短路阻抗可由下式确定：

式中，f是基波频率，I₁和N₁是一次绕组的额定电流和匝数；μ₀是绝对磁导率；ρ_xy是绕组x和绕组y间的洛氏系数；K是附加电抗系数；∑D_xy是绕组x与绕组y之间的漏磁面积，与变压器绕组尺寸参数有关；e_t是每匝线圈磁势；H_xy是绕组间的平均高度；

对于铁芯结构变压器的纵向漏磁场，洛氏系数由下式求解：

漏磁面积则由下式确定：

并且，有以下关系成立：

式中，r₀是铁芯半径；r₁、r₂和r₃是铁芯与绕组之间的中心距；r₂₃和r₃₁是铁芯与气隙之间的中心距；a₁、a₂和a₃分别是一次绕组、二次绕组和滤波绕组厚度；a₀₂、a₂₃和a₃₁分别是二次绕组、二次绕组与滤波绕组、滤波绕组与一次绕组之间的气隙间距；

所述感应滤波变压器的直接优化目标为径向尺寸最小，径向尺寸定义为变压器铁芯中心到变压器最外层绕组最外侧距离，即：

d_min＝d＝r₀+a₀₂+a₂+a₂₃+a₃+a₃₁+a₁

式中，r₀是铁芯半径；a₁、a₂和a₃分别是一次绕组、二次绕组和滤波绕组厚度；a₀₂、a₂₃和a₃₁分别是铁芯与二次绕组、二次绕组与滤波绕组、滤波绕组与一次绕组之间的气隙间距。

2.根据权利要求1所述的感应滤波变压器的紧凑设计方法，其特征在于，所述感应滤波变压器包含三个绕组：一次绕组、二次绕组和滤波绕组；一次绕组连接电源，二次绕组连接负荷，滤波绕组连接滤波器；二次绕组布置在最靠近铁芯处，然后依次是滤波绕组和一次绕组。

3.根据权利要求1所述的感应滤波变压器的紧凑设计方法，其特征在于，为保证感应滤波性能，x≤0.1％。