特高压交流系统三绕组自耦变压器非线性模型的研究

建立精确的自耦变压器非线性模型是对1000kV交流输电系统谐波特性进行仿真分析的基础。本文基于单相三绕组自耦变压器的电磁关系,充分考虑激磁阻抗的影响,提出了一种适用于谐波分析、易于仿真实现的单相三绕组自耦变压器的非线性模型,然后分别引入ir-u和il-u瞬时特性曲线来求解激磁阻抗,并详细介绍了曲线的数值模拟方法。结合我国晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程中的主变参数在PSCAD/EMTDC中进行了建模和仿真,证明所建立的模型能够比较准确地反映自耦变压器的饱和特性,为搭建完整的1000kV交流输电系统仿真模型和进行其谐波特性分析提供了必要条件。     

电力变压器设计与计算(26)

5.8 自耦变压器短路电抗计算 无励磁调压的电力自耦变压器,大部分由三个绕组构成.因此,有高—中、高—低和中—低三个阻抗参数.通常,自耦联结的绕组属于高中压侧,第三绕组属于低压侧. 对于自耦变压器来说,中—低的短路阻抗计算与普通的双绕组变压器的短路电抗计算完全相同,但高-中和高-低的短路电抗计算却与普通的双绕组变压器的短路电抗计算不完全相同,这是因为高中绕组之间除了有磁的联系外,还有电的直接联系.     

自耦变压器的短路阻抗计算与分析

本文中作者对高阻抗自耦变压器的常规绕组排列方式进行了改进,分别采用工程漏磁链法和有限元方法对改进后的新型自耦变压器的短路阻抗进行了计算与分析,并与实测值进行了比较。     

调压绕组位置对变压器漏磁分布与阻抗的影响研究

基于有限元方法,对一台自耦变压器进行漏磁仿真,研究了调压绕组位置对器身漏磁分布和变压器短路阻抗的影响,为调压绕组排列和定位提供了数据支撑。     

应用于功率变换器的多绕组高频变压器模型

实施功率变换器的电路仿真时需要较精确的多绕组高频变压器等效电路模型.传统的多绕组变压器星形模型不仅存在负漏感导致的振荡问题,而且其在仿真暂态问题时存在精度较差的问题.基于对偶原理的多绕组变压器模型在仿真暂态时可以更准确,但其拓扑复杂,很难根据端口测量信息确定模型参数.该文利用数值仿真的方法分析多绕组变压器的磁场分布,研究存在交替绕制的复杂绕组结构下多绕组高频变压器的对偶电路模型及其参数的确定方法.提出利用磁路中各磁阻的磁场能量和磁通确定非线性电感的方法,使复杂模型拓扑不受端口测量信息的限制.通过施加多幅值的激励电流来确定磁路中的非线性磁阻,然后通过转换得到非线性电感.最后,将等效电路模型与多边形模型和实验结果进行比较,验证了模型的准确性.     

自耦变压器绕组漏磁场及涡流损耗的二维数值分析

利用ANSYS软件建立了油浸式自耦变压器的有限元模型,采用“场-路耦合”方法分析了变压器绕组的漏磁分布,得到绕组的涡流损耗分布情况.将有限元计算结果与工程计算结果对比,说明了计算方法的准确性,对自耦变压器的设计具有一定的理论参考价值.     

基于实测方法的变压器谐波模型建立

本文提出一种基于实测方法的变压器谐波模型建立方法,综合考虑了谐波工况对变压器短路阻抗参数、铁心非线性的影响。通过变压器的谐波短路试验,拟合出绕组在0～2450Hz范围内的阻抗频变表达式,运用串联Foster电路加以实现。通过变压器的谐波开路试验,研究谐波电压的频率、相位、峰值等因素对变压器励磁特性的影响,提出基于"最大磁链法"的励磁支路简化建模方法。利用实验室小功率变压器对该建模方法进行了验证,结果表明,所得到的模型既能表征谐波工况下绕组的频变特性,又能表征铁心的非线性特性,同时在计算变压器损耗、励磁电流时具有准确性高的特点,满足工程实际应用的需求。     

负载电流对三绕组自耦变压器铁心磁密和噪声的影响

分析了负载电流对三绕组自耦变压器铁心磁密和噪声的影响,并给出了计算实例。     

500 kV 自耦变压器绕组短路特性分析

因自耦变压器具有体积小、效率高、电压变化率低等优点,目前被广泛应用在特高压建设的骨干网架中,但近年变压器短路频发,对电网带来严重影响,而500 kV 等级自耦变压器所占比例很大,因此对500 kV 自耦变压器短路性能展开研究非常重要。为此,基于有限元方法,根据实际500 kV 自耦变压器参数,建立了绕组的场–路耦合模型,验证模型的正确性,并根据绕组实际电气连接特点,考虑低压–公共绕组运行和公共–串联绕组运行两种情况,计算绕组漏磁场和短路电动力并进行对比分析,总结漏磁密及电动力分布相应规律,所得结果可大大提高电网的安全可靠性。     

三相自耦变零序阻抗测试值差错的分析

220kV三相自耦变压器由于体积小、重量轻、造价低,即经济性好的这一优点,因而各设计单位在新建220kV变电所主变选型时,大多被优先采用。我省的苏北电网变电所均为自耦变压器,苏南电网变电所则部分地采用自耦变压器。自耦变压器的一般采用三柱芯式铁芯,其零序阻抗由绕组结线组别的不同而相差甚大。全星形自耦变压器与带三角形绕组的自耦变压器零序阻抗值实际上相差一个数量级。     

A phenomenological spice model for magneto‐impedance sensors

In this paper a lumped circuit model of magneto‐impedance (MI) sensors that can be easily implemented in Spice‐like simulators is proposed. The model is based on the equivalent circuit of a Padé's approximation derived from the impedance relied on Bessel functions. Thus, the model can simulate the transient and frequency responses from DC to several megahertz for a fix external magnetic field. Besides, the model can predict the impedance changes of the sensors as a nonlinear function of an external magnetic field via behavioral sources. This allows simulating MI sensors using magnetic feedback for controlling their response to improve linearity and dynamic range. The model has been verified using Spice simulations together with measurement results from a discrete prototype for generating the pulse voltage source, a simple modulation‐type configuration, and a feedback structure. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Parameter identification of simplified common‐mode equivalent circuit for inverter‐fed motor drive systems by applying computer‐aided optimization software

This paper deals with common‐mode (CM) electromagnetic interference (EMI) in an inverter‐fed motor drive system. A simplified CM equivalent circuit including π‐type equivalent circuit for the motor winding is proposed by using the waveform of the common‐mode current flowing in the ground conductor. Moreover, a parameter identification method applying the computer‐aided software modeFRONTIER is proposed to decide objectively the circuit parameters of the proposed simplified equivalent circuit. Validity and effectiveness of the proposed equivalent circuit are confirmed by comparing the measured impedance characteristics with the calculated ones. Finally, the possibility of a nonlinear phenomenon is discussed in this system. It is shown that the accuracy of simulation result can be improved by introducing the nonlinear element. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Dual Three-Winding Transformer Equivalent Circuit Matching Leakage Measurements

An equivalent circuit for the leakage inductance of three-winding transformers is presented. The model is derived from the principle of duality (between electric and magnetic circuits) and matches terminal-leakage inductance measurements. The circuit consists of a set of mutually coupled inductances and does not contain negative inductances. Each inductance can be computed from both: the geometrical information of the windings and from terminal-leakage measurements taking two windings at a time. The new model is suitable for steady state, electromechanical transients, and electromagnetic transient studies. The circuit can be assembled in any circuit simulation program, such as EMTP, PSPICE, etc. programs, using standard mutually coupled inductances.      

Negative inductance and numerical instability of the SaturableTransformer Component in EMTP

Numerical instability of the EMTP built-in model, the Saturable Transformer Component for the three-winding case, has been the topic of interest of the EMTP community for the past twenty years. Through theoretical analysis and computer simulation, the source of the numerical instability of the component is identified as the use of the negative inductance in the equivalent circuit of the transformer. A simple modification of the structure of the component is suggested, and the numerical instability is eliminated. The modification is supported by theoretical analysis and verified by the benchmark test of the GPU line energization test of 1973. The stability of the three-winding transformer equivalent circuit with a negative inductance is discussed in detail. A topology-based and duality-derived single-phase three-winding transformer model is described     

基于耦合漏感的四绕组变压器暂态模型及短路计算

为确保含四绕组变压器的变电站保护整定可靠性,需研究精细化的四绕组变压器暂态模型及其短路计算等值电路。分析常规变压器等值电路的不足,推导了修正的耦合漏感等值电路,根据三相三柱式四绕组变压器的拓扑结构,运用对偶性原理建立了基于耦合漏感的四绕组变压器电路-磁路暂态模型;利用漏磁路的互阻抗远小于漏阻抗的特点,推导了用于短路计算的四绕组变压器简化等值电路以及零序阻抗。根据某地220 k V变电站实例进行仿真计算,结果表明所提出的四绕组变压器暂态模型及短路计算方法能够更准确地计算含四绕组变压器变电站的短路电流。     

基于ANSOFT的非线性电感器分析

针对含铁芯电感器的非线性问题,基于磁路基本原理,利用磁路计算及有限元分析方法,从理论上分析非线性电感器电感量与励磁电流的关系。并通过在ANSOFT／MAXWELL中建立的铁芯电感器有限元分析模型,分析其非线性特性,实验结果与仿真分析相吻合,为相应系统模型的建立提供了一定的理论基础。     

分数阶互感及变压器模型的特性分析

目前涉及磁能耦合、电能转换等方面的分数阶特性研究较少,因此针对分数阶互感及变压器模型的特性进行了分析。首先分析了传统分数阶LC电路的阻抗特性和相位特性;沿用该分析方法,研究了分数阶互感及变压器模型的阻抗矩阵特性,分析了阻抗矩阵在不同阶数下的相位特性以及分数阶条件下特有的纯实部特性和纯虚部特性;最后推出不同阻抗特性下,阻抗频率、幅值与电感阶数的关系。从分析中可知,自感和互感的分数阶数增加了整个模型设计的自由度,更具有一般性。     

调频准谐振变换器系统的非线性全阶建模及符号分析法

基于开关函数建立了准谐振变换器的全阶非线性电路模型 ,并用等效小参量法进行分析 ,可得到全符号表示的谐振元件和滤波元件状态变量的直流解和纹波解。文中分析方法表明 ,利用开关函数的非线性建模及等效小参量分析 ,可统一PWM类及谐振类变换器的分析。     

非对称磁耦合谐振无线电能传输系统效率优化

针对线圈偏置对磁耦合谐振式无线电能传输系统传输效率的影响问题,首先,应用电路理论建立了无线电能传输系统的等效电路模型,并通过求解电路方程得到了系统传输效率的表达式;其次,根据线圈互感与空间位置的关系分析了线圈偏置对线圈互感的直接影响以及对传输效率的间接影响;得出了系统线圈偏置分为无方向性偏置与有方向性偏置两种;最后,设计了一套效率优化流程以补偿因线圈偏置而降低的传输效率。通过仿真实验验证了理论分析的正确性,为移动式无线充电系统的设计与优化提供了参考和借鉴。