In this paper, aiming at high-voltage applications, transformer windings schemes of multiple-output two-transistor flyback converters are investigated, which are mainly based on the stray capacitances effect. First, based on a transformer model including equivalent stray capacitors, the operational principle of the converter is presented, and the main influence of its stay capacitors is determined. Second, the windings structures of the transformer are analyzed and designed based on the stray capacitances effect. Third, the windings arrangements of the transformer are analyzed and designed through a coupling analysis of the secondary windings and a stray capacitance analysis between the primary and secondary windings. Finally, the analysis and design conclusions are verified by experimental results obtained from a 60W laboratory prototype of a multiple-output two-transistor flyback converter.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.2
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pp.295-300
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2007
High temperature superconducting (HTS) windings for an HTS transformer which have been developed have two kinds of type, one is the layer winding and the other is disk winding. The layer winding has adopted for an HTS power transformer so far because of the small AC losses of the HTS windings. The disk windings have surface of the HTS wire. We propose a new winding method for a high voltage HTS transformer which has advantages of both type of HTS windings, and we call it continuous disk winding. This new HTS winding consists of pile of HTS disk windings. The continuous disk winding was fabricated with multi-stacked HTS wires for dover HTS transformer. We can check the potential possibility from the characteristic test of the fabricated winding. The new type HTS windings can be applied to HTS power transformers, especially to the high voltage ones.
We have proposed a 3 phase, 100 MVA, 154 kV class HTS transformer substituting for a 60 MVA conventional transformer. The power transformer of 154 kV class has a tertiary winding besides primary and secondary windings. So the HTS transformer should have the 3rd superconducting winding. In this paper, we designed conceptually the structure of the superconducting windings of a single phase 33 MVA transformer. The electrical characteristics of the HTS transformer such as % impedance and AC loss vary with the arrangement of the windings and gaps between windings. We analyzed the effects of the winding parameters, evaluated the cost of each design, and proposed a suitable HTS transformer model for future power distribution system.
Kim, Woo-Seok;Kim, Sung-Hoon;Hahn, Song-yop;Park, Kyeong-Dal;Joo, Hyeong-Gil;Hong, Gye-Won;Han, Jin-Ho;Lee, Don-Kun;Park, Yeon-Suk
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.5
no.3
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pp.34-37
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2003
A 1 MVA single-phase high temperature superconducting (HTS) transformer with BSCCO-2223 wire was designed in this paper. The rated voltages of each sides of the transformer are 22.9 kV and 6.6 kV respectively. Double pancake HTS windings arranged reciprocally will be used for the transformer windings, because of the advantages of insulation and distribution of surge voltage in case of a large power and high voltage transformer. Single HTS wire was used for the primary windings and four parallel wires were used for the secondary windings of the transformer with transposition. A core of the transformer was designed as a shell type core separated with the windings by a cryostat made of GFRP with a room temperature bore. The operating temperature of the HTS windings will be about 65K with sub-cooled liquid nitrogen. A cryogenic cooling system using a GM-cryocooler for this HTS transformer by natural convection of liquid nitrogen was designed. This type of cooling system can be a good option for compactness, efficiency, and reliability of the HTS transformer.
Kim, S. H.;Kim, W. S.;Kim, J. T.;Park, K. D.;H. G. Joo;G. W. Hong;J. H. Han;Lee, S. J.;S. Hahn
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.5
no.3
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pp.30-33
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2003
1MVA high temperature superconducting (HTS) transformer with double pancake windings made of BSCCO-2223 HTS tapes was designed and manufactured. And prototype transformer with the same capacity was manufactured also. The each rated voltage of the HTS transformer is 22.9 kV and 6.6 kV. Four parallel BSCCO-2223 HTS tapes were wound in the double pancake windings of low voltage side. In order to distribute the currents equally in each HTS tapes, the three times transposition was performed between the double pancake windings. The windings of prototype transformer were wound using copper tape with the same size as BSCCO-2223 HTS tape. The core of the transformer was designed and manufactured as a shell type core made of laminated silicon steel plate. The several characteristics tests for the prototype transformer were performed in liquid nitrogen and insulation tests were accomplished also.
Proceedings of the Korea Institute of Applied Superconductivity and Cryogenics Conference
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2003.02a
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pp.203-205
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2003
Parallel wounded windings with BSCCO-2223 HTS tape for 1MVA HTS transformer were designed and prototype windings were fabricated in double pancake type. The parallel HTS tapes were transposed between the pancakes via non-superconducting joints because it is hard to make transpositions inside the pancake windings. The prototypes were wound using copper tape with same size as BSCCO-2223 tape, which will be used in 1MVA HTS transformer. The windings will be used for high voltage test and insulation test of the transformer Parallel HTS windings are going to be fabricated and tested for current distribution in near future.
Kim, Chong-Min;Choi, Myung-Il;Kim, Young-Seog;Bang, Sun-Bae;Shong, Kil-Mok
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.26
no.10
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pp.52-59
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2012
In this paper, The cast resin transformer's vibration is measured using noncontact raser vibrometer(LV110D). The vibration characteristics of transformer windings and core are analyzed for relation between vibration magnitude and cause. Using the analysis results, the technique is presented to diagnose cast resin transformer. which is able to diagnose transformer' deformation in winding and core geometry. The magnetostriction and electromagnetic force act on the core and windings, causing them to vibrate. The vibration from windings and core penetrates into transformer cast resin and reaches the outside walls. The fundamental frequency of the core and windings vibration signal is twice that of the power frequency(120Hz). The results show that the magnitude of core vibration is linear to driving voltage amplitude and magnitude of windings vibration is increased to loading current under the some level and then stabilized.
Kim, Sung-Hoon;Kim, Woo-Seok;Lee, Sang-Jin;Park, Kyeong-Dal;Joo, Hyeong-Gil;Hong, Gye-Won;Han, Jin-Ho;Hahn, Song-yop;Park, Chan-Bae
Progress in Superconductivity
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v.5
no.1
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pp.61-64
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2003
In HTS transformer with double pancake windings, the perpendicular component of leakage magnetic flux density ($B_{r}$ ) applied to HTS tapes of double pancake windings of HTS transformer acts as a cause to decrease the critical current in HTS tape. So, in this paper, HTS transformer with reciprocal arrangement winding is designed. And in order to investigate the$ B_{r}$ applied to HTS windings, the 2-D non-linear electromagnetic analysis of HTS transformer is performed by using the OPERA 2D. The maximum $B_{r}$ applied to winding of HTS transformer is 0.112 T and the characteristics of HTS transformer were also obtained. But in this type of winding arrangement, reciprocal arrangement, the generated ac-loss to the HTS windings is very high because of the applied $B_{r}$ to HTS windings. Therefore, in order to reduce the generated ac-loss to the HTS windings, the new design of HTS transformer with concentric winding arrangement is presented in this paper and the 2-D non-linear electromagnetic analysis and the ac-loss for HTS transformer with the concentric winding arrangement is also carried out.
This paper describes the work performed by computer simulation to achieve a satisfactory method of predicting the short circuit withstand strength of transformer which, may be too big for test due to physical or economic reasons. In fact, the windings of power transformer are subjected to extremely severe stresses under short-circuit condition. From our work, however, were computed such stresses as buckling, tending and compression occurring in transformer windings.
Kim, Woo-Seok;Park, Kyeong-Dal;Joo, Hyeong-Gil;Han, Jin-Ho;Hong, Gye-Won;Park, Jungho;Heesuck Song;Kim, Sung-Hoon;Hahn, Song-yop
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.5
no.1
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pp.48-51
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2003
A 1 MVA transformer with BSCCO-2223 high Tc superconducting (HTS) tapes was designed. The rated voltages of each sides of the transformer are 22.0 kV and 6.6 kV respectively. Double pancake HTS windings, which have advantages of insulations and distribution of high voltage, were adopted. Four HTS tapes were wound in parallel fer the windings of low voltage side. Each winding was composed of several double pancake windings made of four parallel conductors were transposed in order to distribute the currents equally in each conductor. A core of the transformer was designed as a shell type core made of laminated silicon steel plate and the core is separated with the windings by a cryostat with a room temperature bore. The operating temperature of HTS windings will be 65K with liquid nitrogen, and a cooling system using a cryocooler was proposed and designed conceptually. This HTS transformer is going to be manufactured in near future based on the design parameters presented in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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