Preisach理论及其在铁心磁化过程建模中的应用

简要介绍了经典Preisach理论,提出了一种用于仿真铁心磁化过程的新型数字化模型。该模型通过分离Preisach函数的变量,得到了铁心磁化轨迹的表达式;采用堆栈操作来模拟铁心对磁场强度极值的记忆和遗忘,以此来确定铁心磁化轨迹的位置。仿真和实验结果比较表明,新模型实现简便、仿真准确,具有较高的精度,且能准确反映铁心磁化轨迹的特点。     

测量用电流互感器数字补偿算法

为了提高测量用电流互感器（CT）的精度,通常采用高磁导率的材料和大横截面积的核心使励磁电流最小化,这种做法会增加CT的制造成本。提出了一种提高测量用CT精度的数字补偿算法,根据副边电流测量值和铁心磁化特性,通过算法计算并补偿励磁电流来提高测量用CT的精度,仿真和实验验证了该算法的有效性。     

轴向磁通电机动态铁心损耗模型的研究及应用

借助Bertotti分离铁耗模型,结合Preisach磁滞理论,建立了通用的铁心动态等效电路。该电路模型充分体现了铁心材料的磁化特性和实际损耗,能精确的对电机动态铁耗进行分离,为深入研究电机的动态特性及控制策略提供了便利。以一台轴向磁通永磁无刷直流电动机为例,对上述等效电路模型进行了验证。     

电流互感器暂态过程的仿真与分析

本文在用多项式拟合电流互感器（CT）铁心磁化曲线的基础上,利用状态模型对CT暂态过程进行了仿真。较好地刻画了CT的暂态过程。为了准确地检测CT铁心进入饱和的时刻。本文提出了将小波变换运用到对CT二次电流波形畸变的检测中来的思想,利用波形的空变点来检测CT铁心进入饱和的时刻,有一定的理论价值。     

电力电流互感器铁心磁滞回环的拟合

借助于人工神经网络（ＡＮＮ）的方法,建立了电力电流互感器（ＣＴ）铁心磁化特性仿真数学模型。与其它模型相比,该模型不仅解决了以往铁心磁化曲线拟合中的光滑性与精确性相互矛盾的问题,而且满足铁心磁化曲线拟合的稠密性要求。曲线拟合结果与样本数据的对比表明了该模型的正确性和有效性。     

基于等效磁化曲线智能识别的变压器保护原理

提出一种基于等效磁化曲线智能识别的变压器保护原理。铁心的动态行为能够从本质上反应变压器的运行状态,磁化曲线的几何特征是变压器铁心动态行为的外在表现。首先,在研究磁化曲线几何特性的基础上,构建基于励磁支路电压-差动电流(U-I)的等效磁化曲线,并分析等效磁化曲线与变压器运行状态的对应关系;其次,构建以等效磁化曲线倾斜角度、椭圆率以及长轴数值为输入,以变压器运行状态为输出的BP神经网络模型,生成基于BP神经网络的变压器内部故障识别算法;最后,利用大量数字仿真和动模实验数据对所提算法进行验证,结果表明,保护方案从铁心动态行为出发,利用少量数据并结合传统的监督学习算法即可准确地判断变压器运行状态,仿真及动模实验数据的正确动作率均达到了100%。特别地,该方法具有良好的泛化能力,对CT饱和等场景具有良好的适应性,可以直接作为由铁磁材料构成的电力变压器的主保护,具有良好的应用前景。     

电流互感器暂态时域仿真

在分析电流互感器暂态特性及其动态磁化过程的基础上，利用不同函数分 段拟合磁化曲线和曲线压缩的方法，建立了计及铁心饱和、磁滞、局部磁滞及 原始剩磁影响的电流互感器暂态时域仿真模型，并开发了仿真计算程序。利用 该程序计算了电流互感器在电力系统故障暂态电流作用下的暂态过程。计算和 实验所得波形相一致。仿真结果说明，该模型方便地克服了铁心饱和后的磁化 曲线易于拟合成负斜率的问题，能够全面准确地描述、模拟电流互感器暂态过 程中的真实状况。     

考虑次同步分量的变压器时间并行有限元及铁心动态损耗分析EI北大核心CSCD

针对串补电容或电力电子装置导致系统次同步振荡以及各类次同步振荡抑制器接入系统,使变压器运行在含次同步分量条件下,并引起铁心非对称偏置磁化,从而导致损耗增加的问题,该文提出一种考虑铁心损耗的场路耦合有限元时间并行计算方法。首先,基于定点法建立关于矢量磁位和电流密度的三维时变磁场有限元方程,并嵌入损耗分离理论,建立场路耦合有限元模型;其次,为实现大时间尺度周期问题的加速并行计算,并处理损耗瞬时值无意义的问题,提出基于Parareal的时间并行计算方案对模型进行求解;再次,对计算模型中多频率分量的计算周期确定、铁心损耗计算、定点磁阻率的选择以及初值选择提出方案;最后,利用一台物理变压器模型,验证了该计算模型的有效性以及算法的计算效率,并对比分析了变压器在额定基波及含次同步分量激励下的动态损耗特性。     

基于解析Preisach模型的非晶合金磁滞特性模拟

作为一种高磁导率、高频损耗低的软磁材料,非晶合金已广泛应用于高频变压器等电磁装置。如何准确、快速模拟其固有的磁滞特性对设备的优化设计具有重要意义。针对经典Preisach磁滞模型数值求解耗时、分布函数辨识复杂、模拟非晶合金磁滞特性精度低等问题,提出了一种可准确快速模拟非晶合金磁滞特性的解析Preisach模型。首先针对非晶合金不可逆磁化分量分布函数,基于非晶合金磁滞特性曲线实验数据利用特殊解析函数进行拟合,然后在基于积分法得到闭合形式Everett函数的基础上构建了非晶合金不可逆磁化分量。引入了含参双曲正切函数表征非晶合金可逆磁化分量,继而通过线性叠加的方式得到了解析Preisach模型。将该模型对非晶合金磁滞特性模拟结果以及损耗计算结果与实验结果进行对比,发现相对误差小于10%,并且该模型数值求解简单、易于仿真实现,具有较高的准确性与实用性。     

双定子直线感应电机饱和特性分析

基于电磁场理论,提出一种双定子直线感应电机电感饱和特性的理论计算方法。该方法利用简化的多折线来近似实际的铁心磁化曲线,基于该简化磁化曲线,利用磁路法计算了电机的铁心磁阻及气隙磁阻,并将铁心磁阻折算到气隙磁阻中,推导出一种计及铁心磁阻的电机等效饱和气隙表达式,利用该式可方便的计算出电机饱和电感。另外,该文将三维有限元计算和理论解析计算相结合,有效的计及了电机端部线圈对饱和的影响。最后,建立了双定子直线感应电机的耦合饱和模型,并通过实验验证了模型的有效性。     

基于一阶回转曲线的Preisach磁滞模型研究

针对Preisach标量模型的磁滞算子几何叠加的原理,提出了基于一阶回转线进行磁滞特性研究的新模型。该模型基于Preisach模型的同余性和一阶回转曲线数据建立相应的磁滞数学模型,可以对铁磁材料的高阶回转曲线进行准确仿真。该模型实现简单,避免了传统数值方法求解Preisach分布函数必须进行两次求偏导和双重积分计算的复杂过程,并且提高了磁滞数学模型仿真精度。仿真结果与文献中测量结果相吻合,验证了该模型的准确性及有效性。     

三相多芯柱电力变压器的谐波模型研究

提出了一种基于铁芯拓扑结构的三相多芯柱电力变压器谐波建模的新方法，将三相变压器用一组电路和磁路方程来描述，选用激磁主磁通和磁动势作为联接电路方程和磁路方程的中间变量。将三相变压器的谐波建模问题归结为三相变压器激磁电流的分析和计算，详细阐述了三相三芯柱变压器和五芯柱变压器激磁电流的计算和分析方法。在该模型中用单值磁化曲线来描述变压器铁芯的饱和效应，而涡流、磁滞和杂散损耗用三个等值电阻来模拟的。作者还讨论了建立相坐标下三相变压器谐波模型的基本方法。     

直流偏磁对电流互感器的作用机理研究

为深入研究直流偏磁对电流互感器(CT)的作用机理,首先介绍了Preisach仿真方法的原理及实现方法。在利用CT校验仪验证仿真方法的正确性之后,通过对直流偏磁、铁心材料、二次负荷等因素综合作用下的CT传变特性进行仿真分析,揭示了直流偏磁对CT的作用机理。文章提出的仿真方法可用于揭示CT在现有偏磁水平下的误差变化规律,以保证电网的计量公平性和运行安全。     

含铁心元件网络的暂态计算

介绍一种含铁心元件网络的暂态计算方法。在这一方法中 ,首先建立铁磁元件励磁支路的模型 ,即以光滑连续的公式来描述非线性励磁特性 ,取代传统的分段线性化模型 ,然后再给出含铁心元件网络的暂态算法。该算法从非线性励磁支路的求解出发 ,通过对剩余线性网络的暂态计算 ,得到整个网络的全解。应用该算法 ,所得计算结果能够与实验结果较好地拟合     

含铁磁元件的三相电力系统暂态过电压计算

介绍了一种简便易行的三相电力系统暂态计算的方法,用励磁特性曲线来替代磁滞回环,并加以连续光滑的数学描述,以取代传统的分段线性化模型。以此为依据,从励磁支路的求解出发,进而得到整个网络的全解,应用这种算法,其计算结果能够与内模实验较好地吻合。     

基于Preisach磁滞模型的分布函数辨识与实验验证

基于Preisach磁滞模型,根据磁滞回线的对称性,提出辨识Preisach分布函数的方法,该方法把Preisach分布函数视为两个一维函数的乘积,将分布函数中复杂的双重积分求解问题转化为求解双线性方程组的问题。并基于爱泼斯坦方圈测量装置对变压器、电机中常用材料(B30P105)进行了相应的实验,仿真及实验结果的比对验证了该方法的可行性和实用性。     

Compensation of the distortion in the secondary current caused by saturation and remanence in a CT

Current-transformer (CT) saturation may cause the maloperation of a protection relay. This is particularly onerous when the remanent flux in the core of the CT adds to the flux change caused by the fault. The CT is forced into deep saturation and the waveshape of the secondary current is severely distorted. An algorithm for compensating the distortion in the secondary current caused by saturation and remanence in a CT is described in this paper. A second-difference function detects when the CT first starts to saturate. At this instant, the negative value of the second-difference function corresponds to the magnetizing current which, in conjunction with the magnetization curve, is used to estimate the core flux. This is then used as an initial value to calculate how the flux changes during the fault. The magnetizing current is estimated by inserting the estimated core flux into the magnetization curve and added to the secondary current; the result, the compensated secondary current, is equal to the secondary referred primary current. Various test results indicate that the proposed algorithm can accurately compensate a severely distorted secondary current and is not affected by remanence. The paper concludes by describing the hardware implementation of the algorithm on a prototype compensation unit based on a digital signal processor.     

电流互感器铁心的暂态磁化模型及误差计算

在实验基础上,提出了分层的铁心磁化建模规则,介绍了基于人工神经网络方法和分区分域测量的铁心磁滞模型。考虑了涡流模型及其参数计算方法。克服了传统模型主环只能应用极大环的信息,而次环只能通过主环线性压缩获得的一些缺点;克服了传统模型在电流互感器暂态计算中不考虑涡流效应的缺点。全面描述了电流互感器复合误差、暂态误差的计算方法。仿真与实验结果一致。     

基于电压与电流微分比值原理的新型变压器保护

为解决变压器差动保护由于励磁涌流而经常误动的问题，从变压器磁特性出发，先阐述了利用磁通特性原理区分励磁涌流的不足，然后提出了利用电源侧电压和电流微分的比值来判别变压器是否含有励磁涌流的新方法。此方法原理简单，易于实现，无需任何先验参数，具有数据采样方便，计算量小，动作可靠、迅速等特点。对变压器各种运行状态进行ATP仿真试验，初步证实了该方法的正确性。最后通过对动模试验数据的分析表明，该方法能够迅速、可靠地切除变压器内部故障，具有很高的实用价值。