2023年2月电工技术学报Vol.38No.4第38卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211911基于热固耦合的中频变压器绝缘材料性能参数优化配合方法赵玉顺1戴义贤1庄加才2蔡国庆2陈志伟1刘鑫1,3（1.合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥2300092.阳光电源股份有限公司合肥2300883.国网安徽省电力有限公司合肥230061）摘要为了提升中频变压器的散热和机械性能，该文针对中频变压器绝缘材料的性能参数进行了优化配置。通过建立热固耦合模型，结合有限元法分析了中频变压器额定运行时的温度场以及热冲击试验时的应力场和位移场，以检验绝缘材料的散热和力学性能。采用Box-Benhnken中心组合设计试验和响应面分析法，研究了绝缘材料性能参数对变压器温升、应力和形变的影响。求解响应面模型获得理想的绝缘材料性能参数范围，结合实际确定了优化配合方案：导热系数为0.8W/(m·K)，热膨胀系数为4.7×10-5K-1，杨氏模量为3.5GPa。通过仿真与试验对优化方案进行验证，各项试验指标均满足要求。上述研究结果可为中频变压器绝缘材料的优化与选择提供依据。关键词：中频变压器绝缘热力学性能材料参数优化中图分类号：TM4330引言中频变压器（MediumFrequencyTransformers,MFT）是电力电子变压器系统的核心设备。借助于电力电子模块控制，中频变压器可实现电能质量控制、谐波治理、故障隔离等功能[1-3]。在“双碳”和“新基建”等政策的驱动下，未来光伏、风电等绿色能源发电量大幅提升，新能源并网、电动汽车充电桩、海上风电、大型数据中心的建设迅速发展，高压大容量中频变压器展现出广阔的应用前景[4-6]。中频变压器的结构紧凑，绝缘设计和材料选型是制造这种设备的关键问题，需要综合考虑绝缘、散热损耗、开裂、寄生参数等问题。采用环氧树脂浇注作为中频变压器的绝缘形式，具有尺寸小、免维护、清洁环保等优势，能满足电力电子变压器模块化、小型化、易组装的应用需求。为了保证中频变压器的高功率密度，其环氧树脂浇注绝缘须采用厚绝缘结构[7-8]。然而，在变压器的成型制造、热冲击试验、冷热循环试验、温升试验过程中，厚绝缘结构散热困难、热应力大，变压器易发生温升过高、绝缘结构开裂和局部放电量超标等问题，这已成为制约中频变压器向高压、大容量方向发展的关键[5-6,9-10]。目前，国内外学者主要通过优化电气结构来进行中频变压器绝缘设计，通过优化绕组和磁心来减小损耗以避免其温升过高。文献[11...
