脉冲电抗器磁场特性及外部结构的电磁力分析

摘要

本文在综述脉冲电抗器应用背景的基础上，对脉冲电抗器设计与计算等相关问题进行了分析。 首先介绍了有关电磁场的一些基础理论，如定解条件、边界条件以及电磁场计算的有限元方法，之后根据脉冲电抗器的特点，建立了简化的脉冲电抗器线圈的计算模型，推导了脉冲电抗器磁场、自感和互感的函数表达式；其次，结合脉冲电抗器运行环境的特点着重分析了脉冲电抗器的电磁力特性，从数学角度推导了脉冲电抗器电磁力与结构参数的数学关系式；然后，在给出脉冲电抗器外部结构的基础上，就其特点利用B-S定律，经过分析推导，得出脉冲电抗器外部结构所受电磁力与其结构参数的数学关系式；最后，利用ANSYS软件，结合相关实验参数进行了仿真，建立了有关电磁场的二维仿真模型，给出了磁感应强度与电磁力的矢量结果图以及磁场强度的等高线图，并利用这些计算结果对实验现象和产生的机理进行了对比分析。结果表明，关于电抗器的分析方法和计算模型对脉冲电抗器的设计具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文研究背景与意义

1.2脉冲功率源技术的发展与国内外现状

1.3脉冲电抗器特点及发展

1.4论文主要工作

2电磁场相关基础理论

2.1电磁场基本理论

2.2电磁场计算

2.2.1概论

2.2.2电磁场数值计算

2.3电磁场有限元分析简介

2.3.1电磁场微分方程的一般形式

2.3.2电磁场计算的定解条件

2.3.3电磁场求解的有限元法

2.3.4瞬态电磁场

2.3.5电磁场有限元软件

2.4电磁场解后处理

2.5本章小结

3脉冲电抗器的磁场分析

3.1引言

3.2脉冲电抗器的磁场计算

3.2.1单匝线圈的磁场计算

3.2.2单层线圈的磁场计算

3.2.3脉冲电抗器的磁场计算

3.3脉冲电抗器的自感与互感计算

3.4算例验证

3.5本章小结

4脉冲电抗器电磁力分析

4.1引言

4.2脉冲电抗器的电磁力计算

4.2.1端子电流元分析

4.2.2电流进口端子的电磁力计算

4.2.3电流出口端子的电磁力计算

4.3脉冲电抗器的电磁力分析

4.4电磁力的算例验证

4.5本章小结

5脉冲电抗器外部结构的电磁力及扭矩分析

5.1引言

5.2脉冲电抗器外部结构电磁力计算

5.2.1脉冲电抗器的外部结构

5.2.2出口端外部结构的电磁力计算

5.2.3进口端外部结构的电磁力计算

5.3脉冲电抗器外部结构的扭矩计算

5.3.1出口端外部结构的扭矩计算

5.3.2进口端外部结构的扭矩计算

5.4脉冲电抗器外部结构电磁力与扭矩的分析

5.5电抗器电磁力算例

5.6本章小结

6实验与仿真

6.1引言

6.2实验简介

6.3脉冲电抗器仿真

6.3.1仿真电流

6.3.2仿真条件设定

6.3.3二维一匝线圈模型及结果分析

6.3.4二维三匝线圈模型及结果分析

6.3.5二维五匝线圈模型及结果分析

6.3.6二维二十四匝线圈模型及结果分析

6.3.7仿真结果总结

6.4实验分析与理论对比

6.5本章小结

7结论

7.1论文主要研究工作

7.2论文工作展望

致谢

参考文献