CN114242374A - 变压器模型的选择 - Google Patents

Abstract

一种用于选择变压器模型的方法(100、200)，该方法由计算机系统(400)执行，该方法包括：‑对包括配置为支持电场的线圈(10)的变压器模型进行建模；‑确定包括变压器模型的一组谐振频率的频率间隔；‑计算当在所述频率间隔上振荡的电压通过变压器模型时作用在线圈(10)上的最大电场；‑将最大电场与最大可允许电场值进行比较；以及‑根据之前进行的比较选择变压器模型。

Description

变压器模型的选择

技术领域

本公开涉及用于选择变压器模型的方法。本公开还涉及包含用于执行用于选择变压器模型的方法的指令的计算机程序，并且还涉及计算机系统。最后，本公开涉及一种用于制造变压器的方法。

背景技术

通常，电气设备具有用于调节在设备中流动的电流的电压值的变压器。变压器具有由围绕变压器的磁芯放置的一个或多个线圈形成的绕组。

在某些情况下，电气设备中还提供了断路器，以保护变压器免受过载或短路的风险。

然而，已知的是，在断开或闭合断路器的操作期间，高频过电压可能到达变压器。这种过电压可能导致变压器击穿。

特别是，当过电压幅度超过变压器支持的电压幅度时，可能会发生变压器击穿。换句话说，当过电压超过变压器的基本脉冲水平(也称为“BIL水平”)时，可能发生变压器击穿。

这个问题通常通过安装连接到变压器的电涌放电器来解决。电涌放电器可以衰减或过滤到达变压器的电压幅度，以确保它们低于变压器的BIL水平。在某些情况下，这个问题可以通过在变压器中安装接地变阻器来解决。变阻器的额定电压高于变压器支持的电压。当到达变压器的电压幅度超过变压器的BIL水平时，到达变阻器的过电压传导到地，而不是变压器。变压器因此得到保护免受过电压。

然而，当绕组经历谐振现象时，也可能发生变压器击穿。当在变压器中流动的电压以与变压器的谐振频率相对应的频率振荡时，会发生这种现象。

目前，通过安装连接到变压器的RC滤波器来限制绕组中谐振现象的风险。RC滤波器使得可以降低在变压器中流动的电压的频率，从而使其远离变压器的谐振频率。

然而，安装RC滤波器涉及在电气设备中安装附加元件，这使得所述电气设备的使用和维护更加复杂。

发明内容

本公开旨在改善这种情况。

为此，描述了一种用于选择变压器模型的方法，该方法由计算机系统执行，该方法包括：

-对包括配置为支持电场的线圈的变压器模型进行建模；

-确定包括变压器模型的一组谐振频率的频率间隔；

-计算当在所述频率间隔上振荡的电压通过变压器模型时作用在线圈上的最大电场；

-将最大电场与最大可允许电场值进行比较；以及

-根据之前进行的比较选择变压器模型。

因此，有利地，通过对当在包括变压器模型的所述一组谐振频率的频率间隔内振荡的电压穿过变压器模型时作用在线圈上的最大电场进行建模来执行变压器模型的选择。最大电场与最大可允许电场值的比较使得可以选择在所述频率间隔内振荡的电压的作用下不太可能导致击穿的变压器模型。因此，当在所述变压器模型中流动的电压以所选变压器模型的谐振频率之一振荡时，线圈击穿的风险受到限制。

例如，与电压的计算不同，电场的计算允许在变压器模型中考虑几何形状和尺寸，特别是线圈的几何形状和尺寸，这可能包括不规则性，比如可能出现电荷累积的尖峰，从而产生显著的电场。

因此，这使得可以在不需要安装附加元件的情况下限制变压器击穿的风险。

此外，由于该方法由计算机系统执行，所以可对多个变压器模型进行建模和测试，同时降低材料和经济成本。

在某些情况下，基于变压器模型的阻抗响应的确定来执行包括变压器模型的所述组谐振频率的频率间隔的确定。在某些示例中，可以获得表示作为作用在所述变压器模型上的电压振荡的频率的函数的变压器模型的阻抗变化的图。基于该图，可以确定包括变压器模型的所述组谐振频率的频率间隔。

在某些情况下，用于选择变压器模型的方法还包括确定线圈中的电压分布。电压分布的确定使得可以例如确定沿着线圈的电压梯度的变化。在某些情况下，变压器模型的选择考虑线圈中的电压分布的特性。因此，变压器模型的选择可以例如被执行，使得电压分布沿着线圈尽可能恒定。

在某些情况下，变压器模型的建模包括用多个切片对线圈进行建模，线圈的每个切片包括多个匝。例如，建模使得可以选择线圈的切片数和匝数。根据切片数和每个切片的匝数，作用在线圈上的最大电场可以不同。同样，最大可允许电场值可以不同。在某些情况下，变压器模型的建模包括对在线圈的每个切片之间设置有空间的线圈进行建模。建模使得可以例如选择线圈的每个切片之间的距离。根据切片之间的距离，作用在线圈上的最大电场和最大可允许电场值中的至少一个可以不同。同样，沿着线圈的电压梯度可以不同。在某些情况下，变压器模型的建模包括选择布置在线圈的多匝中的每匝之间的材料。因此，根据所选择的材料，作用在线圈上的最大电场可以不同。同样，最大可允许电场值可以不同。此外，建模使得可以根据变压器模型的特性和特定的输入电压来计算变压器模型中的最大电场。

在某些情况下，变压器模型的建模包括选择用于涂覆线圈的树脂。因此，根据所选择的树脂，作用在线圈上的最大电场可以不同。同样，最大可允许电场值可以不同。

在某些情况下，线圈被建模以便从以下选择至少一个结构参数：

-切片的总数；

-每个切片中的总匝数；

-设置在线圈的每个切片之间的空间的长度；

-同心高压线圈和低压线圈之间的距离；

-布置在线圈的多匝中的每匝之间的材料；以及

-涂覆线圈的树脂。

因此，被建模的线圈的特性可以根据结构参数的选择而变化，这使得可以获得变压器模型的不同行为。因此，当在包括变压器模型的所述组谐振频率的频率间隔上振荡的电压作用在所述变压器模型上时，可以选择具有令人满意行为的变压器模型。

在某些情况下，用于选择变压器模型的方法还包括对一个或多个附加变压器模型进行建模，每个附加变压器模型包括配置为支持相应电场的相应线圈，该方法还包括确定包括每个附加变压器模型的一组相应谐振频率的频率间隔。因此，在选择变压器模型之前，可以测试多个变压器模型。

根据另一方面，描述了一种用于制造变压器的方法，包括上述用于选择变压器模型的方法，该制造方法包括根据所选模型制造变压器。因此，该制造方法使得可以获得具有对应于所选变压器模型的特性的变压器。

在某些情况下，变压器是干式涂覆变压器。因此，树脂涂覆在变压器的线圈上，这使得尤其能够防止变压器的线圈与在变压器附近流动的流体接触。

根据另一方面，描述了一种计算机程序，包含用于当该程序由适于执行所述用于选择变压器模型的方法的处理器执行时执行如上所述的用于选择变压器模型的方法的指令。因此，用于选择变压器模型的方法可以由计算机程序执行，这避免了手动实现的随机性。

根据另一方面，描述了一种计算机系统，包括适于执行如上所述的用于选择变压器模型的方法的处理器。因此，用于选择变压器模型的方法可以由计算机系统执行。这尤其使得可以在限制成本的同时多次重复所述用于选择变压器模型的方法。

附图说明

参考附图，在以非限制性示例的方式给出的一些实施例的以下描述中，其他特征和优点将变得显而易见。在图中：

图1示出了根据本公开的用于选择变压器模型的方法的第一示例。

图2示出了变压器的线圈的第一示例的纵向截面的示意图。

图3示出了表示与图2的线圈相关的阻抗曲线的示例的图。

图4示出了根据本公开的用于选择变压器模型的方法的第二示例。

图5示出了表示与图2的线圈相关的电压分布曲线的示例的图。

图6示出了根据本公开的用于制造变压器的方法的示例。

图7示意性地表示根据本公开的计算机系统的示例。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。

本说明涉及用于选择变压器模型的方法。

选择方法可以理解为导致选择变压器模型的特定协议。该协议的目的尤其是根据在特定环境中为变压器模型估计的性能水平来选择变压器模型。在某些情况下，协议的目的是从多个变压器模型中选择变压器模型。在某些情况下，多个变压器模型包括至少两个变压器模型。在这种情况下，变压器模型的选择是根据在特定环境中为每个变压器模型估计的性能水平来进行的。更准确地说，在这种情况下，协议的目的是使得可以从多个变压器模型中选择在特定环境中具有改进的性能水平的变压器模型。在某些情况下，变压器模型的选择是从多个变压器模型中做出的，这些变压器模型根据诸如所需材料的成本或可用性的参数在特定环境中具有令人满意的性能水平。在这种情况下，所选择的变压器模型是所需材料较便宜或较易获得的模型。

特定环境可以包括变压器模型外部的一组参数，这些参数对所述变压器模型的估计性能水平有影响。影响变压器性能水平的外部参数的示例例如是作用在变压器模型上的电场、电压或强度。在下文中，表述“电场”指的是例如由带电粒子产生的电场强度。例如，电场用伏特/米(V/m)来表示。

性能水平被理解为在所述特定环境中时变压器模型的行为。在某些示例中，性能水平是变压器模型支持作用在变压器模型上的电场、电压或强度的能力，同时避免或减少被损坏的可能性。在某些情况下，性能水平可能取决于作用在变压器模型上的电场值。在这些情况下，当作用在变压器模型上的电场值小于最大可允许电场值时，性能水平被认为是可接受的。

“最大可允许电场值”是指作用在变压器模型上的电场值，低于该值时，变压器模型受损的可能性有限。最大可允许电场值例如是10kV/mm。最大可允许电场值例如是15kV/mm。最大可允许电场值例如是5kV/mm。

“变压器模型”旨在表示变压器的虚拟创建。变压器可被理解为配置成基于电磁感应现象将输入信号转换成输出信号的电气设备。在某些情况下，输入信号和输出信号是交替信号。输入信号例如由第一强度和第一电压表征。输出信号例如由第二强度和第二电压表征。第一强度不同于第二强度，第一电压不同于第二电压。第一强度和第一电压至少部分地定义了变压器模型的所述特定环境。

变压器包括至少一个线圈和磁路，也称为磁芯。在某些示例中，变压器包括至少一个高压线圈和至少一个低压线圈，它们是同心的。磁芯由铁磁材料制成。在某些示例中，磁芯是软铁芯。磁芯可以包括上磁轭、下磁轭和至少一个分支。在某些情况下，磁路可以包括单个磁轭和至少一个分支。至少一个分支和磁轭各自由一组相互相邻的板形成。至少一个分支例如基本垂直于磁轭延伸。在某些情况下，变压器包括通过磁轭相互连接的两个分支。在某些情况下，例如当变压器是三相变压器时，变压器包括通过磁轭彼此连接的三个分支。可以设想任何其他数量的分支。

根据该说明的线圈形成绕组的一部分。“绕组”是指形成电路的一组匝，该电路与变压器所设置的电压之一相关。根据分配给绕组的电压，绕组是高压绕组或低压绕组。高压绕组是指定电压最高的给定变压器的绕组。低压绕组是指定电压最低的给定变压器的绕组。

根据该说明的线圈例如是高压线圈。“高压线圈”是指形成高压绕组的一部分的线圈。线圈因此能够接收高频过电压，因为它可以连接到高压断路器。根据该说明，线圈可以包括一组切片。切片沿着每个线圈的纵向方向分布。在某些情况下，线圈包括七个以上切片。在某些情况下，线圈包括少于二十个切片。在某些情况下，线圈包括七到十五个切片。连续切片彼此通过空间分开。连续切片之间的每个空间有预定长度。预定长度对应于两个连续切片之间的距离。在某些情况下，连续切片之间的所有空间具有相同的预定长度。

在某些情况下，连续切片之间的空间具有不同的长度。例如，切片彼此串联连接。

在某些示例中，每个切片包括一组匝。在某些示例中，每个切片包括数十个匝。在某些情况下，每个切片的匝组由金属线在基本垂直于线圈的纵向方向的平面中的绕组形成，该纵向方向对应于变压器分支的纵向方向。每个切片包含在相应平面中。在某些情况下，每个切片的匝组由金属线在基本垂直于线圈的纵向方向的多个堆叠平面中的绕组形成。金属线例如可以是铜线。例如，线可以具有圆柱形或扁平形状。在某些示例中，线圈中提供超过500匝。在某些示例中，线圈中提供少于1000匝。

在某些示例中，绝缘材料布置在每匝之间。绝缘材料例如是聚合物材料。在某些情况下，绝缘材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。绝缘材料使匝彼此电绝缘。

例如，该说明与干式涂覆变压器有关。在干式涂覆变压器中，每个线圈都由树脂包裹。在某些示例中，树脂是热固性树脂。在某些示例中，树脂是环氧树脂。树脂防止每个线圈与变压器附近流动的流体接触。例如，流体是水蒸气，其引起变压器周围的环境湿度。同样，树脂防止污染颗粒与每个线圈接触。树脂还可以限制变压器的火灾风险。干式涂覆变压器的特征还在于仅使用空气进行冷却。这使得可以简化其结构、减小其尺寸以及限制使用和维护成本。在某些情况下，每个线圈都涂覆有不同于树脂的绝缘材料。在某些示例中，绝缘材料是聚合物。

根据该说明的线圈例如缠绕在磁芯的分支上。在某些情况下，单个线圈缠绕在磁芯的每个分支上。在其他情况下，多个线圈缠绕在某些分支或每个分支上。

根据每个变压器的绕组数量和变压器磁芯的每个分支的线圈数量，具有多种类型变压器。在某些情况下，变压器可以包括两个线圈，每个缠绕在磁芯的单独分支上。其中一个线圈称为“初级绕组”，而另一个线圈称为“次级绕组”。初级绕组配置成接收输入信号，而次级绕组配置成产生输出信号。变压器则是单相变压器。在某些情况下，变压器可以包括缠绕在每个分支上的两个线圈。每个分支则设置有初级绕组和次级绕组。当变压器包括三个分支时，每个都有缠绕其上的初级绕组和次级绕组，变压器是三相变压器。在某些情况下，变压器包括缠绕在磁芯的其中一个分支上的单个线圈。单个线圈同时完成初级绕组和次级绕组的功能。在这种情况下，变压器是自耦变压器。

初级绕组配置为在接收到输入信号之后产生磁通量。磁通量被传输到磁芯。在磁芯中，磁通量流动，直到它到达配置为产生输出信号的次级绕组。

该说明还涉及配置为执行用于选择变压器模型的方法的计算机系统。因此，根据本说明的用于选择变压器模型的方法由计算机系统执行。计算机系统包括适于执行用于选择变压器模型的方法的处理器。在某些示例中，处理器包括由计算机系统管理并且使得可以实现所述计算机系统操作所需的一系列算法的电子计算电路。在某些情况下，计算机系统配置成由所述计算机系统的用户控制。在某些情况下，计算机系统配置为自动操作，而不需要所述计算机系统的用户的干预。

该说明还涉及一种计算机程序，包含当该程序由计算机系统的处理器执行时用于执行用于选择变压器模型的方法的指令。

该说明还涉及一种用于制造变压器的方法。制造方法被理解为包括一组用于物理获得变压器的技术的协议。“物理获得”是指获得材料形式的变压器。特别地，制造方法旨在以材料形式获得对应于在应用选择变压器模型的方法之后选择的变压器模型的变压器。当然，在用于选择变压器模型的方法中选择的多个变压器模型可以是制造方法的主题。用于制造变压器的方法包括例如生产至少一个线圈和磁芯以及组装线圈和磁芯。

图1示出了用于选择变压器模型的方法100的示例。选择方法100包括框101-105，这将在下面说明。

用于选择变压器模型的方法100包括在框101对变压器模型进行建模。“建模”是指如上所述的变压器模型的生产。为此，可以采用由计算机系统400的示例执行的专用建模或仿真软件。下面将参考图7描述计算机系统400。

变压器模型的建模包括对线圈10进行建模。图2示出了线圈10的示例的示意图。线圈10形成变压器模型的一部分。在某些示例中，线圈10是高压线圈。如上所述，高压线圈能够接收高频过电压，因为它可以连接到高压断路器(未示出)。

建模线圈10具有类似于上述变压器线圈结构的结构。特别地，线圈10用多个切片12建模。多个切片12沿着线圈10的纵向方向A1分布。线圈10的建模包括选择线圈10中的切片12的总数。在图2的示例中，示出了七个切片12，尽管切片12的该数量不是限制性的。在某些情况下，线圈10包括多于七个切片12。在某些情况下，线圈10包括少于二十个切片12。在某些情况下，线圈10包括七到十五个切片12。

空间14设置在两个连续切片12之间。空间14的长度L1对应于线圈10的两个连续切片12之间沿着纵向方向A1的距离。线圈10的建模包括选择空间14的长度。在某些情况下，两个连续切片12之间的所有空间14具有相同的长度L1。在某些情况下，至少一个空间14的长度L1不同于其他空间14的长度L1。

在某些情况下，线圈10也被建模为在每个切片12中包含多匝(未示出)。在某些情况下，每个切片12的多匝由金属线围绕线圈10的纵向方向A1的绕组形成。在某些示例中，形成每个切片12的匝的金属线的绕组在基本正交或垂直于线圈10的纵向方向A1的平面P1中制成。换句话说，金属线在平面P1中围绕纵向方向A1螺旋缠绕，从而在平面P1中形成金属线的多个环。金属线在平面P1中的每个环对应一匝。每个切片12与相应的平面P1相关。

线圈10的建模包括选择每个切片12中的总匝数。在某些情况下，每个切片12包括多于50匝。在某些情况下，每个切片12包括少于100匝。在某些情况下，每个切片12包括50到100匝。每个切片12可以包含相等的匝数。在某些情况下，至少一个切片12包含的匝数不同于其他切片12的匝数。在某些示例中，在线圈10中提供多于500匝。在某些示例中，在线圈10中提供少于1000匝。

材料(未示出)布置在每匝之间。线圈10的建模还包括选择布置在线圈10的每匝之间的材料。材料是绝缘材料。材料例如是聚合物材料。在某些情况下，材料是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)。

在某些情况下，如图2所示，线圈10涂覆有树脂16。树脂16放置在线圈10周围。此外，树脂16完全或部分填充两个连续切片12之间的空间14。线圈10的建模还包括树脂16的选择。特别地，树脂16的选择包括树脂类型的选择或所述树脂的成分的选择中的至少一个。在某些示例中，树脂16是环氧树脂。

对于线圈10的建模，切片12的总数、总匝数、空间14的长度L1以及匝之间的材料或树脂16的选择可以由计算机系统400的用户手动进行。例如，可以使用计算机系统400的图形界面进行手动选择。在某些情况下，切片12的总数、总匝数、空间14的长度L1以及匝之间的材料或树脂16的选择由计算机系统400自动进行。根据一示例，计算机系统400的自动选择可以随机进行。根据一示例，自动选择可以考虑预先为其他变压器模型的建模所做的选择，以便确保被建模的变压器模型具有与先前建模的变压器模型至少一个不同的特性。

在变压器模型中，线圈10实现初级绕组的功能，如上所述。当然，变压器模型可以用多个线圈来建模，使得如上所述的次级绕组的功能由与线圈10不同的线圈来实现。类似地，如在上面呈现的变压器示例中，变压器模型可以包括与高压线圈同心的至少一个低压线圈。

线圈10配置为支持最大可允许电场值。最大可允许电场值对应于可以在线圈10中流动而不会在结构上和/或功能上损坏线圈10的电场。在某些情况下，最大可允许电场值可以对应于超过其而使线圈10开始损坏的电场值。在某些情况下，最大可允许电场值对应于确保线圈10不被损坏的任何其他电场值。

最大可允许电场值可以取决于两个连续切片12之间的空间14的长度L1、布置在每匝之间的材料和树脂16，这些在变压器模型的建模期间为线圈10选择。在某些示例中，取决于所选择的树脂16，树脂16将承受不同的电场值而不被损坏。因此，最大可允许电场值可以根据所选择的树脂16而变化。在某些示例中，取决于匝之间的所选材料，所述材料将承受不同的电场值而不被损坏。因此，最大可允许电场值可以根据匝之间的所选材料而变化。

在某些情况下，为了执行方法100，对变压器模型的线圈进行建模，以便从以下选择至少一个结构参数：

-切片12的总数；

-每个切片12中的总匝数；

-空间14的长度L1；

-同心高压线圈和低压线圈之间的距离；

-布置在线圈的多匝中的每匝之间的材料；以及

-树脂16。

因此，线圈10支持的最大可允许电场值可以根据对结构参数所做的选择而不同。因此，被建模的变压器模型的性能曲线可以根据对所述结构参数所做的选择而变化。

方法100的框102包括确定包括变压器模型的一组谐振频率的频率间隔。在某些情况下，“频率间隔”是指通过变压器模型的电压的一组连续振荡频率。在某些情况下，“频率间隔”是指通过变压器模型的电压的一组离散振荡频率。“谐振频率”是指通过变压器模型的电压的对于其会发生谐振现象的振荡频率。

例如，基于变压器模型的阻抗响应的确定，执行包括变压器模型的一组谐振频率的频率间隔的确定。

变压器模型的阻抗响应的确定由计算机系统400执行。基于变压器模型的阻抗响应的确定，得到阻抗曲线。

“阻抗曲线”是指表示作为通过变压器模型的电压的振荡频率的函数的变压器模型的阻抗的模数和/或自变量的变化的曲线。

图3示出了与变压器模型相关的阻抗曲线的示例的图。横轴对应于通过变压器模型的电压的振荡频率。纵轴对应于变压器模型的阻抗的模数或自变量。

阻抗曲线具有第一区域30、第二区域40和第三区域50。

第一区域30对应于低频区域。在第一区域30中，变压器模型具有电感行为。当通过变压器模型的电压的振荡频率增加时，电感行为的特征是阻抗增加。

第三区域50对应于高频区域。在第三区域50中，变压器模型具有电容行为。当通过变压器模型的电压的振荡频率增加时，电容行为的特征是阻抗降低。

第二区域40对应于低频区域和高频区域之间的中频区域。在第二区域，阻抗曲线的特征在于存在一组峰42和一组谷44。阻抗曲线的每个峰42和每个谷44出现的频率对应于变压器模型的谐振频率。

因此，获得阻抗曲线使得可以确定包括变压器模型的一组谐振频率的频率间隔。在某些情况下，确定的频率间隔包括变压器模型的所有谐振频率。在某些情况下，确定的频率间隔仅包括变压器模型的一些谐振频率。在某些示例中，阻抗曲线的第一峰42对应于通过变压器模型的电压的振荡频率，在该频率下变压器模型损坏的风险较低。因此，阻抗曲线的第一峰42可以从确定的频率间隔排除。“第一峰”是指峰42中与最低频率相关的峰42。在某些情况下，阻抗曲线的第一谷44对应于通过每个变压器模型的电压的振荡频率，在该频率下损坏变压器模型的风险特别高。因此，阻抗曲线的第一谷44可以包括在确定的频率间隔中。“第一谷”是指谷44中与最低频率相关的谷44。

在根据框101的建模期间，变压器模型的阻抗响应根据对切片12的数量、匝数、空间14的长度L1、同心高压线圈和低压线圈之间的距离、匝之间的材料以及线圈10的树脂16所做的选择而变化。

框102还可以包括频率增量的选择。所选择的频率增量确定包括在所确定的频率间隔中的一组频率，对于其计算变压器模型的节点处的电压。因此，在变压器模型的节点处计算的电压是在确定的频率间隔上振荡的电压。“振荡电压”是指随时间变化的电压。在某些情况下，选择的频率增量很精细。因此，计算对于其而在变压器节点处的电压并且包括在所确定的频率间隔中的频率的数量增加。

方法100的框103包括计算当在变压器模型的节点处计算的每个电压通过变压器模型时作用在线圈10上的最大电场。电场的计算由计算机系统400执行。具体而言，计算机系统400配置成通过变压器模型来模拟以包括在所确定的频率间隔中的频率振荡的一组电压的通过。因此，获得作用在线圈上的一组电场值。因此，所获得的每个电场值与以频率间隔的频率振荡的电压之一相关。基于获得的该组电场值，确定最大电场。特别地，最大电场对应于作用在线圈10上的所获得的最大电场值。

根据一示例，根据框103的最大电场的计算可以由计算机系统400基于模拟仅在对应于包括在所确定的频率间隔中的峰42和谷44的频率下振荡的电压通过变压器模型来执行。因此，获得了仅当以包括在所确定的频率间隔中的变压器模型的谐振频率振荡的电压通过变压器模型时作用在线圈10上的一组电场值。

在某些情况下，峰42和谷44越小，变压器模型的最大电场越低。

方法100的框104包括最大电场与线圈10支持的最大可允许电场值的比较。特别地，最大电场和最大可允许电场值之间的比较使得可以确定最大电场是否例如严格小于最大可允许电场值。在某些情况下，计算机系统400配置成确定最大电场是否严格小于最大可允许电场值。在某些情况下，计算机系统400的用户可以自己确定最大电场是否严格小于最大可允许电场值。

方法100的框105包括变压器模型的选择。根据框105的选择考虑根据框104的比较。在某些示例中，如果最大电场严格小于最大可允许电场值，将选择变压器模型。选择最大电场严格小于最大可允许电场值的变压器模型，使得可以选择在存在过电压的情况下具有有限损坏风险的变压器模型。

在某些情况下，如果在根据框104的比较期间，最大电场大于或等于线圈10支持的最大可允许电场值，则不选择建模的变压器模型。在这些情况下，方法100可以从根据至少在前述结构参数之一中不同于未选择的变压器模型的另一变压器模型的框101的建模开始重复。特别地，方法100可以连续重复，直到选择变压器模型。

在某些情况下，方法100的框101中包含的建模不限于单个变压器模型的建模。框101中包含的建模可以包括一个或多个附加变压器模型的建模。在这种情况下，每个附加变压器模型包括相应的线圈。每个相应的线圈在结构上和功能上类似于线圈10。因此，每个相应的线圈由多个切片、多个匝、两个连续切片之间的空间长度、布置在匝之间的材料和涂覆线圈的材料限定。因此，每个相应的线圈配置为支持相应的最大可允许电场值。然后，如上所述的方法100分别应用于被建模的每个变压器模型。然后，根据框105，在选择期间可以选择多个变压器模型。在这些情况下，可以提供最终选择，以便根据框105从在选择期间选择的变压器模型中选择单个变压器模型。例如，最终选择可以由每个所选变压器模型的最大可允许电场值之间的差确定。例如，最终选择可以由每个所选变压器模型的制造成本确定。例如，最终选择可以由每个所选变压器模型所需材料的可用性确定。

图4示出了用于选择变压器模型的方法200的第二示例。选择方法200包括框101-105和框206。框101-105与选择方法示例100的框101-105相同。因此不再详细描述它们。

框206包括确定线圈10中的电压分布。电压分布的确定由计算机系统400执行。特别地，基于模拟以给定频率振荡的电压通过变压器模型来确定电压分布。在某些示例中，给定频率包括在包括变压器模型的所述组谐振频率的频率间隔中。在某些情况下，给定频率对应于变压器模型的谐振频率之一。电压分布使得可以为每个切片12确定作用在线圈10上的电压的放大系数。电压分布还使得可以确定线圈10的每个切片12之间的电压梯度的变化。

图5示出了表示与线圈10相关的电压分布示例的图。横轴对应于作用在线圈10上的电压行进通过的线圈10的长度与线圈10的总长度的比率。纵轴对应于作用在线圈10上的电压的放大系数。

在这种情况下，电压分布表明，作用在线圈10上的电压的放大系数的最大值是在基本位于线圈10的总长度一半的点60处获得的。这意味着位于点60附近的切片12比其他切片集中更多的电压。在某些情况下，电压的放大系数的最大值越高，变压器击穿的风险就越大。因此，选择方法200在某些情况下旨在选择其电压分布具有低最大放大系数值的变压器模型。这包括选择具有基本平坦的电压分布曲线的变压器模型。

代表电压分布的图也反映了线圈10的每个切片12之间的电压梯度的变化。电压梯度使得可以分析两个空间14之间的电压值之间的差。在某些情况下，两个空间14之间的电压值的差的变化在线圈10的端部特别大，这通过对应于线圈10端部的图5的图的区域中的电压分布的斜率来反映。在某些情况下，电压分布的斜率越大，线圈中的电压梯度越大。电压梯度越高，变压器击穿的风险越大。因此，选择方法200在某些情况下旨在选择其电压梯度小的变压器模型。这包括选择具有基本平坦的电压分布曲线的变压器模型。

因此，在某些情况下，基于根据框101的建模，尝试获得其电压分布尽可能平坦的变压器模型。这使得一方面可以避免非常高的放大系数。另一方面，平坦的电压分布意味着线圈中的电压梯度很小。

切片12的数量的减少、空间14的长度L1的增加、每个切片12中的匝数的减少或者同心高压线圈和低压线圈之间的距离的增加可以导致线圈10中的电压梯度减小，从而导致电压分布变平坦。

应当注意，在某些情况下，当通过变压器模型的电压以对应于与变压器模型的相应阻抗曲线的第一谷44相关的频率振荡时，获得最高放大系数。

在图4的示例中，根据框206确定电压分布发生在根据框102确定频率间隔之后。在某些情况下，根据框206确定电压分布可以发生在根据框102确定频率间隔和根据框105选择变压器模型之间的任何时刻。

本说明还涉及用于制造变压器的方法300的示例。图6示出了用于制造变压器的方法300的示例。方法300包括框100和307。框100对应于上述选择方法示例100。因此，下文将不再详细描述。在某些情况下，用于制造变压器的方法300可以包括框200和307，框200对应于上述选择方法示例200。特别地，制造方法旨在以材料形式获得对应于在应用用于选择变压器模型的方法100之后选择的变压器模型的变压器。当在应用选择方法100之后选择多个变压器模型时，制造方法300可以旨在获得所选择的每个变压器模型。

框307包括根据基于方法100选择的模型制造变压器。该制造使得可以以物理形式获得对应于所选变压器模型的变压器。在某些示例中，所制造的变压器是干式涂覆变压器。

图7示出了包括处理器401的计算机系统400的示例。处理器401例如配置为执行根据上述示例的用于选择变压器模型的方法100或200。处理器401可以包括由操作系统管理的电子计算电路。

计算机系统400还包括非易失性存储介质402，其是机器可读的或者可被计算机系统400读取。存储介质402例如是存储器或存储单元。根据本公开的存储介质402尤其可以是任何类型的电子、磁或光存储设备，或者存储可执行指令的另一物理设备。存储器例如可以是随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储卡读取器、光盘等。

存储介质402可以例如存储根据本公开的计算机程序。计算机程序包含用于执行如上所述的用于选择变压器模型的方法100、200的指令403。计算机程序由处理器401执行。

如上所述，计算机系统400还可以包括图形界面(未示出)，允许用户手动选择被建模的线圈10的结构参数。

Claims (14)

1.一种用于选择变压器模型的方法(100、200)，该方法由计算机系统(400)执行，该方法包括：

-对包括配置为支持电场的线圈(10)的变压器模型进行建模；

-确定包括变压器模型的一组谐振频率的频率间隔；

-计算当在所述频率间隔上振荡的电压通过变压器模型时作用在线圈(10)上的最大电场；

-将最大电场与最大可允许电场值进行比较；以及

-根据之前进行的比较选择变压器模型。

2.根据权利要求1所述的方法(100、200)，其中，基于变压器模型的阻抗响应的确定来执行包括变压器模型的所述一组谐振频率的频率间隔的确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，还包括确定线圈(10)中的电压分布。

4.根据权利要求3所述的方法(200)，其中，变压器模型的选择考虑线圈(10)中的电压分布的特性。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100、200)，其中，变压器模型的建模包括用多个切片(12)对线圈(10)进行建模，线圈(10)的每个切片(12)包括多匝。

6.根据权利要求5所述的方法(100、200)，其中，变压器模型的建模包括对在线圈(10)的每个切片(12)之间设置有空间(14)的线圈(10)进行建模。

7.根据权利要求5或6所述的方法(100、200)，其中，变压器模型的建模包括选择布置在线圈(10)的多匝中的每匝之间的材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100、200)，其中，变压器模型的建模包括选择用于涂覆线圈(10)的树脂(16)。

9.根据所有权利要求5至8所述的方法(100、200)，其中，所述线圈(10)被建模以便从以下选择至少一个结构参数：

-切片(12)的总数；

-每个切片(12)中的总匝数；

-设置在线圈的每个切片(12)之间的空间(14)的长度(L1)；

-同心高压线圈和低压线圈之间的距离；

-布置在线圈(10)的多匝中的每匝之间的材料；以及

-涂覆线圈(10)的树脂(16)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100、200)，还包括对一个或多个附加变压器模型进行建模，每个附加变压器模型包括配置为支持相应电场的相应线圈，该方法还包括确定包括每个附加变压器模型的一组相应谐振频率的频率间隔。

11.一种用于制造变压器的方法(300)，包括根据前述权利要求中任一项所述的用于选择变压器模型的方法(100、200)，制造方法(300)包括根据所选模型制造变压器。

12.根据权利要求11所述的用于制造变压器的方法(300)，所述变压器是干式涂覆变压器。

13.一种计算机程序，包含当该程序由适于执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于选择变压器模型的方法(100、200)的处理器执行时用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于选择变压器模型的方法(100、200)的指令。

14.一种计算机系统(400)，包括适于执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于选择变压器模型的方法(100、200)的处理器(401)。

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