基于流固耦合的环氧绝缘电力电子变压器温度分布研究.pdfVIP

第60卷第12期：0075⁃0084Vol.60，No.12：0075⁃0084

2024年12月16日HighVoltageApparatusDec.16，2024

DOI:10.13296/j.1001⁃1609.hva.2024.12.009

基于流固耦合的环氧绝缘电力电子变压器温度分布研究

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赵玉顺，卫龙，戴义贤，王丽洋，庄加才，蔡国庆

（1.合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥230009；2.阳光电源股份有限公司，合肥230088）

摘要：热点温度是直接影响电力电子变压器绝缘寿命的重要参数，为了合理指导电力电子变压器的环氧绝

缘封装设计，文中构建了220kW/30kHz的电力电子变压器等效模型，基于流固耦合计算方法研究了环氧绝

缘材料导热性能对变压器不同运行工况下的温度分布特性影响。研究表明，高、低压绕组同轴分布的电力

电子变压器的热点温度主要位于距绕组底部约56%的高度处，且随负载系数的增大而逐渐升高；在短路情况

下，高、低压绕组的热点温度分别以8、22℃/s速度上升；变压器的热点温度随环氧绝缘材料导热系数增大而

显著降低，当环氧绝缘材料导热系数大于1.1W/(m·K)时，热点温度变化趋于平缓，此时变压器的温度分布满

足GB/T1094.11—2022的规范要求，且具有30%的负载裕度。该研究工作可为电力电子变压器环氧绝缘封

装设计提供理论参考依据。

关键词：电力电子变压器；有限元分析；流固耦合；温度场分析

StudyonTemperatureDistributionofEpoxyInsulatedPowerElectronicTransformer

BasedonFluid⁃solid⁃structureCoupling

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ZHAOYushun，WEILong，DAIYixian，WANGLiyang，ZHUANGJiacai，CAIGuoqing

（1.SchoolofElectricalandAutomationEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China；2.SungrowPower

SupplyCo.，Ltd.，Hefei230088，China）

Abstract:Hotspottemperatureisanimportantparameterwhichdirectlyaffectsinsulationlifeofpowerelectronic

transformer.Forguidingreasonablyinsulationepoxyencapsulationdesignofthepowerelectronictransformer，the

equivalentmodelof220kW/30kHzpowerelectronictransformerisconstructed，andtheinfluenceofthethermalcon⁃

ductivityofepoxyinsulatingmaterialontemperaturedistributioncharacteristicoftransformeratdifferentoperation

conditions.Theresultsshowthatthehotspottemperatureofpowerelectronictransformerwithcoaxialdistributionof

highandlowvoltagewindingsismainlylocatedattheheightwhichis56%fromthebott