CN108460238A - 一种用于光伏隔离变压器磁场分析 - Google Patents

一种用于光伏隔离变压器磁场分析 Download PDF

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Abstract

一种用于光伏隔离变压器磁场分析，它涉及变压器磁场分析技术领域。通过Ansys软件建立光伏隔离变压器磁场二维分析模型；建立合适大小的空气区域，包围输电电缆的分析区域；设置输电电缆的材料属性；对光伏升压变压器磁场二维分析模型进行划分网格；对光伏升压变压器磁场二维分析模型施加电流密度；定义分析所需的磁力线平行边界条件；通过Ansys软件静磁场求解器进行仿真分析，得出光伏隔离变压器磁场整体磁场分布；定义光伏隔离变压器分析轴向路径，得出在轴向路径上的磁场分布。本发明有益效果为：快速准确的得出磁场的大小和磁场分布，易于工程中设计操作，可以为光伏隔离变压器设计起指导意义。

Description

一种用于光伏隔离变压器磁场分析
技术领域
本发明涉及变压器磁场分析技术领域，具体涉及一种用于光伏隔离变压器磁场分析。
背景技术
太阳能以其无污染、无噪音、分布广泛等优势越来越受到人们的关注。目前大多数的光伏并网发电系统都含有隔离变压器，无隔离变压器光伏发电系统存在着漏电电流问题。隔离变压器在单级式光伏并网逆变系统中非常重要，其性能好坏不仅关系到变压器本身的效率、发热等问题，而且决定着整个变换器的技术性能，甚至导致功率管的损坏和逆变失败。其中隔离变压器线圈的设计环节中线圈磁场设计是重要环节。
现阶隔离变压器线圈的磁场分析，一般通过理论编程进行分析计算，不易直观实现，不能够快速直观准确的得出磁场分布，不易于工程中设计操作，无法为光伏隔离变压器设计起指导意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种用于光伏隔离变压器磁场分析，通过采用有限元的方法运用Ansys软件对光伏隔离变压器磁场进行仿真计算，可快速准确的得出磁场的大小和磁场分布，易于工程中设计操作，可以为光伏隔离变压器设计起指导意义。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包括如下步骤：
步骤一、通过Ansys软件建立光伏隔离变压器磁场二维分析模型；
步骤二、建立合适大小的空气区域，包围输电电缆的分析区域；
步骤三、设置输电电缆的材料属性，非磁性材料的相对磁导率设置为1，磁性材料的磁导率根据B-H曲线设定；
步骤四、对光伏升压变压器磁场二维分析模型进行划分网格，保证网格划分规整和细化；
步骤五、对光伏升压变压器磁场二维分析模型施加电流密度；
步骤六、定义分析所需的磁力线平行边界条件；
步骤七、通过Ansys软件静磁场求解器进行仿真分析，得出光伏隔离变压器磁场整体磁场分布；
步骤八、定义光伏隔离变压器分析轴向路径，得出在轴向路径上的磁场分布。
所述Ansys静磁场求解器可以计算由直流电流恒定激励源所激励的恒定磁场，可对非线性材料进行分析，静磁场求解器中矢量磁位A满足的方程如下：
。
所述方程式中，Az(x,y)为矢量磁位Z轴分量，Jz(x,y)为电流流动截面的电流密度，ur为求解域中材料相对磁导率，u0为真空磁导率。可解释为，通过给定的激励源Jz(x,y)静磁场求解器可以计算出求解域内各个点的矢量磁位。J和A都是矢量，Z轴方向的激励只产生Z轴方向的矢量磁位分量。
所述方程由麦克斯韦方程推导得出，具体过程如下：
在静态磁场中，磁场强度满足安培环路定律：
\* MERGEFORMAT
根据麦克斯韦方程
\* MERGEFORMAT
又有
\* MERGEFORMAT
因此
\* MERGEFORMAT
根据B=▽×A可得
\* MERGEFORMAT
将上式应用到有限元数值计算中，可以很容易求得矢量磁位A，通过B=▽×A和H=B/uru0即可求得静磁场的磁感应强度和磁场强度等物理量。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：通过采用有限元的方法运用Ansys软件对光伏隔离变压器磁场进行仿真计算，可快速准确的得出磁场的大小和磁场分布，易于工程中设计操作，可以为光伏隔离变压器设计起指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
参看图1所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括如下步骤：
步骤一、通过Ansys软件建立光伏隔离变压器磁场二维分析模型；
步骤二、建立合适大小的空气区域，包围输电电缆的分析区域；
步骤三、设置输电电缆的材料属性，非磁性材料的相对磁导率设置为1，磁性材料的磁导率根据B-H曲线设定；
步骤四、对光伏升压变压器磁场二维分析模型进行划分网格，保证网格划分规整和细化；
步骤五、对光伏升压变压器磁场二维分析模型施加电流密度；
步骤六、定义分析所需的磁力线平行边界条件；
步骤七、通过Ansys软件静磁场求解器进行仿真分析，得出光伏隔离变压器磁场整体磁场分布；
步骤八、定义光伏隔离变压器分析轴向路径，得出在轴向路径上的磁场分布。
所述Ansys静磁场求解器可以计算由直流电流恒定激励源所激励的恒定磁场，可对非线性材料进行分析，静磁场求解器中矢量磁位A满足的方程如下：
\* MERGEFORMAT 。
所述方程式中，Az(x,y)为矢量磁位Z轴分量，Jz(x,y)为电流流动截面的电流密度，ur为求解域中材料相对磁导率，u0为真空磁导率。可解释为，通过给定的激励源Jz(x,y)静磁场求解器可以计算出求解域内各个点的矢量磁位。J和A都是矢量，Z轴方向的激励只产生Z轴方向的矢量磁位分量。
所述方程由麦克斯韦方程推导得出，具体过程如下：
在静态磁场中，磁场强度满足安培环路定律：
\* MERGEFORMAT
根据麦克斯韦方程
\* MERGEFORMAT
又有
\* MERGEFORMAT
因此
\* MERGEFORMAT
根据B=▽×A可得
\* MERGEFORMAT
将上式应用到有限元数值计算中，可以很容易求得矢量磁位A，通过B=▽×A和H=B/uru0即可求得静磁场的磁感应强度和磁场强度等物理量。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：通过采用有限元的方法运用Ansys软件对光伏隔离变压器磁场进行仿真计算，可快速准确的得出磁场的大小和磁场分布，易于工程中设计操作，可以为光伏隔离变压器设计起指导意义。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于光伏隔离变压器磁场分析，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤一、通过Ansys软件建立光伏隔离变压器磁场二维分析模型；
步骤二、建立合适大小的空气区域，包围输电电缆的分析区域；
步骤三、设置输电电缆的材料属性，非磁性材料的相对磁导率设置为1，磁性材料的磁导率根据B-H曲线设定；
步骤四、对光伏升压变压器磁场二维分析模型进行划分网格，保证网格划分规整和细化；
步骤五、对光伏升压变压器磁场二维分析模型施加电流密度；
步骤六、定义分析所需的磁力线平行边界条件；
步骤七、通过Ansys软件静磁场求解器进行仿真分析，，得出光伏隔离变压器磁场整体磁场分布；
步骤八、定义光伏隔离变压器分析轴向路径，得出在轴向路径上的磁场分布。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏隔离变压器磁场分析，其特征在于：所述Ansys静磁场求解器可以计算由直流电流恒定激励源所激励的恒定磁场，可对非线性材料进行分析，静磁场求解器中矢量磁位A满足的方程如下：
。
3.根据权利要求2所述的一种用于光伏隔离变压器磁场分析，其特征在于：所述方程式中，Az(x,y)为矢量磁位Z轴分量，Jz(x,y)为电流流动截面的电流密度，ur为求解域中材料相对磁导率，u0为真空磁导率；可解释为，通过给定的激励源Jz(x,y)静磁场求解器可以计算出求解域内各个点的矢量磁位；J和A都是矢量，Z轴方向的激励只产生Z轴方向的矢量磁位分量。
4.根据权利要求2所述的一种用于光伏隔离变压器磁场分析，其特征在于：所述方程由麦克斯韦方程推导得出，具体过程如下：
在静态磁场中，磁场强度满足安培环路定律：
根据麦克斯韦方程
又有
因此
根据B=▽×A可得
\* MERGEFORMAT
将上式应用到有限元数值计算中，可以很容易求得矢量磁位A，通过B=▽×A和H=B/uru0即可求得静磁场的磁感应强度和磁场强度等物理量。
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