【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電抗器的尺寸優化方法領域，具體涉及電抗器的尺寸優化方法。
技術介紹
1、電抗器及濾波器是組成船舶變頻電控設備所必須的器件，在各支路中所起的作用也不同，電抗器的設計直接關系到電網的電源品質與安全；
2、電池斬波支路電抗器(l電抗器)：組成斬波回路(buck-boost電路)的必要被動器件，開關短時間內開關需要電抗器配合儲能，也控制了斬波支路中的電流紋波；發電機支路dvdt電抗器：限制變頻器的輸出電壓的上升速率，保護發電機的繞組絕緣；日用支路pwm電抗器：主要由電感、電容和電阻組成，用于日用支路中諧波抑制；
3、正常的pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器結構圖如圖1、圖2及圖3所示，由圖上可知，優化前pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器分別單柜設計，存在尺寸大、空間利用率低、布局不合理等缺點，因此需設計電抗器的尺寸優化方法來解決上述問題。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了電抗器的尺寸優化方法，以解決上述
技術介紹
中提出的現有市場上的pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器分別單柜設計，存在尺寸大、空間利用率低、布局不合理的問題。
2、為達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：
3、電抗器的尺寸優化方法，包括以下步驟:
4、s1、計算在不同工況下，由獨立柜體設計的pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的總損耗值，并以其中最大工況下的總損耗值作為設計值，即獲得最大的散熱量值；
5、s
6、s3、對不同尺寸的集中式三合一電抗器分別進行仿真，獲得滿足散熱需求的集中式三合一電抗器；
7、s4、對符合條件的集中式三合一電抗器進行實驗，使實驗結果與仿真結果一致，即獲得需要尺寸的集中式三合一電抗器；
8、s5、根據最終獲得所需尺寸的集中式三合一電抗器實際散熱量，計算出最優的散熱器尺寸，即獲得最優尺寸的同柜集中式三合一電抗器。
9、作為對本專利技術的進一步改進，獲得最大總損耗值的步驟包括：
10、s11、先計算出不同工況下pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的電流值；
11、s12、根據相應工況下計算出的pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器電流值，估算出該工況下pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的損耗；
12、s13、對同一工況下pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的損耗相加，得到該工況下的總損耗；
13、s14、重復上述步驟，計算出所有工況下對應的總損耗，并選擇其中最大的總損耗值作為設計值，即可獲得最大的散熱量值。
14、作為對本專利技術的進一步改進，pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器適用于三種工況，該三種工況分別為軸帶發電機為負載供電、鋰電池為負載供電和鋰電池為推進器提供動力；對應工況下pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的電流值具體計算方式如下：
15、軸帶發電機為負載供電時pwm電抗器和dvdt電抗器工作，l電抗器不工作，此時軸帶電機的額定功率為845kw，額定電壓690v，功率因數0.85，此時dvdt電抗器的電流為：
16、
17、軸帶電機額定輸出功率為845kw，額定輸出電壓為640v，功率因數0.8，變頻器的效率為0.97，此時pwm電抗器的電流為：
18、
19、鋰電池為負載供電時pwm電抗器和l電抗器工作，dvdt電抗器不工作，其中鋰電池組額定功率800kw，額定電壓691v，此時l電抗器電流為：
20、
21、鋰電池組額定輸出功率800kw，額定輸出電壓640v，功率因數0.8，變頻器的效率0.97，此時pwm電抗器電流為：
22、
23、鋰電池為推進器提供動力時dvdt電抗器和l電抗器工作，pwm電抗器不工作，鋰電池組額定功率800kw，額定電壓691v，此時l電抗器電流為：
24、
25、鋰電池組額定輸出功率800kw，額定輸出電壓640v，功率因數0.8，變頻器的效率0.97，此時dvdt電抗器電流為：
26、
27、作為對本專利技術的進一步改進，各電抗器損耗值估算根據能量守恒原理：各電抗器的損耗值基本等于各電抗器輸入功率和輸出功率的差值；各電抗器損耗值等于各電抗器散熱量，由此得出，各電抗器的散熱量等于各電抗器輸入功率和輸出功率的差值。
28、作為對本專利技術的進一步改進，集中式三合一電抗器尺寸調整步驟如下：
29、s21、首先根據項目需求，獲得集中式三合一電抗器在設備內的最大占用面積，即獲得集中式三合一電抗器在設備內的底面積；
30、s22、其次保證pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的高度一致；
31、s23、最后在符合最大占用面積的同一柜體內，根據功率模塊、斷路器、熔斷器和其他結構件的位置、大小限制，對三組電抗器進行位置調整，確保pwm電抗器與dvdt電抗器、l電抗器的布置方向呈90°，即獲得不同尺寸的集中式三合一電抗器。
32、作為對本專利技術的進一步改進，對獲得的不同尺寸的集中式三合一電抗器進行仿真，其中仿真內容包括損耗仿真和熱仿真，損耗仿真又包括鐵損(鐵芯損耗)和銅損(繞組損耗)；故集中式三合一電抗器仿真步驟如下：
33、s31、進行損耗仿真；
34、s311、采用maxwell軟件進行電抗器的鐵損仿真建模；
35、s312、簡化3d建模，保留磁芯、繞組和其他金屬件，繞組采用簡化多匝線圈；
36、s313、定義磁芯材料并構建bh曲線和bp曲線；
37、s314、添加空氣域及邊界條件，并進行網格劃分；
38、s315、施加相應工況下各電抗器對應的電流，得到鐵損結果；
39、s316、根據設計的電抗器繞組的銅線截面積和長度，再根據銅材料的電阻率，計算得到電抗器的電阻值r，再配合通過電抗器的電流值i，通過i2r的方式計算得到該電抗器的銅損；
40、s317、將該電抗器的鐵損和銅損相加，即獲得該電抗器的總損耗；如此重復上述步驟，即獲得同一工況下，不同電抗器的總損耗，并將各電抗器的總損耗相加，即可獲得同一工況下對應尺寸的集中式三合一電抗器的總損耗；
41、s318、重復上述步驟，即可獲得不同尺寸的集中式三合一電抗器，在不同工況下工作時最大的總損耗值，即不同尺寸的集中式三合一電抗器在不同工況下工作時最大的散熱量；
42、s32、進行熱仿真；
43、s321、采用fluent軟件進行電抗器熱仿真，并先進行模型前處理：去掉不重要的螺釘、端子等部件，并增加空氣域；
44、s322、定義材料參數，包括導熱系數、比熱容和密度；
45、s3本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.電抗器的尺寸優化方法，其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的電抗器的尺寸優化方法,其特征在于,獲得最大總損耗值的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，pwm電抗器、dvdt電抗器和L電抗器適用于三種工況，該三種工況分別為軸帶發電機為負載供電、鋰電池為負載供電和鋰電池為推進器提供動力；對應工況下pwm電抗器、dvdt電抗器和L電抗器的電流值具體計算方式如下：
4.根據權利要求3所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，各電抗器損耗值估算根據能量守恒原理：各電抗器的損耗值基本等于各電抗器輸入功率和輸出功率的差值；各電抗器損耗值等于各電抗器散熱量，由此得出，各電抗器的散熱量等于各電抗器輸入功率和輸出功率的差值。
5.根據權利要求4所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，集中式三合一電抗器尺寸調整步驟如下：
6.根據權利要求5所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，對獲得的不同尺寸的集中式三合一電抗器進行仿真，其中仿真內容包括損耗仿真和熱仿真，損耗仿真又包括鐵損(鐵芯損耗)和銅損(
7.根據權利要求6所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，對經過仿真后的集中式三合一電抗器進行實驗，步驟如下：
8.根據權利要求7所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，溫度傳感器設置在電抗器的繞組中并緊貼繞組安裝。
9.根據權利要求8所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，散熱器最優尺寸計算步驟如下：
10.根據權利要求9所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，根據其綜合散熱量，將水冷散熱片由三路水口改為一路，需要考慮的因素包括空間要求、散熱量、散熱器中換熱器內部的水管管徑和布置密度，集中式三合一電抗器的散熱器最小水流量為8L/min。
...【技術特征摘要】
1.電抗器的尺寸優化方法，其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的電抗器的尺寸優化方法,其特征在于,獲得最大總損耗值的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器適用于三種工況，該三種工況分別為軸帶發電機為負載供電、鋰電池為負載供電和鋰電池為推進器提供動力；對應工況下pwm電抗器、dvdt電抗器和l電抗器的電流值具體計算方式如下：
4.根據權利要求3所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，各電抗器損耗值估算根據能量守恒原理：各電抗器的損耗值基本等于各電抗器輸入功率和輸出功率的差值；各電抗器損耗值等于各電抗器散熱量，由此得出，各電抗器的散熱量等于各電抗器輸入功率和輸出功率的差值。
5.根據權利要求4所述的電抗器的尺寸優化方法，其特征在于，集中式三合一電抗器尺寸調整步驟如下：
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岳凡，邵詩逸，武治江，常國梅，徐國林，王亞榮，
申請(專利權)人：中船賽思億無錫電氣科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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