基于Energetic模型的直流偏磁条件下电工钢片磁特性模拟及实验验证

直流偏磁条件下,变压器励磁电流畸变,损耗显著增加,导致变压器局部过热甚至绝缘老化。为研究直流偏磁对铁磁材料磁滞和损耗特性的影响,该文首先在静态Energetic磁滞模型的基础上,考虑涡流损耗和异常损耗对磁滞回线的影响,建立动态Energetic模型,并利用优化算法和损耗分离理论分别提取无偏磁条件的静态Energetic磁滞模型参数和动态损耗系数。通过对比磁滞回线仿真结果与实测数据,验证了所建模型的准确性;其次,搭建磁性能测试系统,实验获取了不同偏磁工况下电工钢片的磁滞特性和损耗特性数据,并分析直流偏磁量对磁滞损耗、动态损耗(涡流损耗与异常损耗之和)的影响规律;最后,基于上述分析结果,提出一种对不同偏磁条件下铁磁材料的磁滞回线及磁损耗进行预测的新方法。对比预测结果与实验结果,发现二者吻合较好,验证了该文方法的正确性。     

基于Preisach模型的取向硅钢片直流偏磁磁滞及损耗特性模拟

基于Preisach磁滞模型,提出了面向非对称磁滞回线模拟的参数辨识方法,并应用于取向硅钢片的静态及动态磁滞特性模拟。通过实验获得取向硅钢片静态直流偏磁极限磁滞回线,利用数值方法生成具有非对称特征的一阶回转曲线,进而建立直流偏磁条件下的Everett函数。对静态下的直流偏磁磁滞回线进行拟合,通过与实验结果的对比,验证了该文方法的有效性。进一步考虑直流偏磁磁场和交流磁通密度峰值对异常损耗的影响,构建直流偏磁动态磁滞模型,实现了直流偏磁条件下取向硅钢片损耗特性的模拟,分析了直流偏磁对不同类型损耗的影响。     

基于R-L型分数阶导数与损耗统计理论的铁磁材料高频损耗计算方法

传统损耗统计理论对铁磁材料的高频损耗预测误差较大且存在过高估算的问题.为此,该文首先考虑高频条件下磁通密度不均匀分布对磁滞损耗的影响,提出基于有限单元剖分法的磁滞损耗计算方法.然后基于R-L型分数阶导数对传统损耗统计理论中的涡流场和涡流损耗计算式进行改进,并引入量子遗传算法对分数阶导数模型中阻尼系数和导数阶次进行全局寻...     

基于动态J-A模型的直流偏磁条件下电工钢磁特性模拟及实验验证

直流偏磁下,变压器励磁电流畸变,损耗显著增加,导致变压器局部过热甚至绝缘老化。为研究直流偏磁对铁芯铁磁材料磁特性的影响,在经典Jiles-Atherton(J-A)理论基础上,依据损耗分离理论,建立了动态J-A模型。利用优化算法与损耗分离理论分别辨识与计算未引入直流偏磁量的静态模型参数和动态损耗系数,并通过仿真结果与实测数据对比,验证了模型的准确性。搭建电工钢磁性能测试系统,获得不同直流偏磁条件下电工钢的损耗及磁性能数据,并用于分析直流偏磁量对磁滞损耗、动态损耗的影响规律。基于分析得到的规律,提出一种对不同偏磁条件下铁磁材料的磁滞回线及磁损耗进行预测的新方法。对比预测结果与实验结果,发现二者拟合较好,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于Jiles Atherton磁滞理论的直流偏磁下铁心损耗预测

直流偏磁下,变压器励磁电流畸变、损耗显著增加,导致变压器局部过热甚至绝缘老化。为了研究直流偏磁对变压器铁心损耗的影响,该文基于Jiles Atherton(JA)理论提出了一种新的铁心损耗预测方法。首先,在JA静态铁心磁滞模型基础上,依据铁心损耗分离理论,在无偏磁下建立考虑涡流损耗与异常损耗的铁心动态磁滞模型,并对模型中参数进行辨识;其次,采用爱泼斯坦方圈和逆变电源搭建了直流偏磁下磁滞回线测量系统,实测了不同直流偏磁下的磁滞回线,在此基础上获得直流偏磁下铁心动态磁滞模型参数辨识结果;最后分析了直流偏磁对模型参数的影响,并对模型参数中的动态损耗系数进行了拟合,以修正铁心动态磁滞模型,得到直流偏置下铁心损耗预测方法。通过算例的计算结果与实验结果的对比验证了文中所提出方法的正确性。     

500 kV电力变压器直流偏磁耐受性能的仿真研究

为了深入研究500 kV电力变压器的直流偏磁耐受性能,根据J-A磁滞回线理论,基于电路磁路模型建立了500 kV自耦变压器的直流偏磁仿真模型,通过改变J-A模型中的关键参数,仿真研究了矫顽力、剩磁和磁滞损耗等硅钢片磁化特性对500 kV变压器直流偏磁耐受性能的影响。仿真结果表明,变压器直流偏磁时,励磁电流出现畸变,有偶次谐波出现,励磁电流随直流分量的增大呈现不同的增幅。当磁滞回线的矫顽力增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅变小。当剩磁和磁滞损耗增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅加剧。研究结果可为大型变压器直流偏磁耐受能力评估及直流偏磁抑制措施提供理论依据和新思路,具有一定的实用价值。     

一种用于变压器直流偏磁状态下的改进型Jiles-Atherton模型EI北大核心CSCD

Jiles-Atherton(J-A)理论在半宏观磁滞建模领域应用广泛。但因存在仅包含交流分量、对偏磁状态下的磁滞曲线描述不完整等缺陷,致使基于其建立的变压器直流偏磁模型存在较大误差。首先对正常励磁状态下的J-A公式进行推导修正。基于此通过引入直流分量,改进了J-A理论在直流偏磁状态下的无磁滞磁化曲线和磁化强度的微分表达式,并对其牵制系数k进行修正。接着提出一种基于改进J-A公式的变压器直流偏磁模型。最后,用一台500 kV电网的算例变压器来验证改进J-A公式用于变压器直流偏磁时的准确性。经验证,修正模型仿真结果与实测数据误差更小,在不改变原J-A理论物理机制的前提下改进模型能得到偏磁状态下的非对称磁滞曲线且可以更加精确的描述励磁电流值。     

一种用于变压器直流偏磁状态下的改进型Jiles-Atherton模型

Jiles-Atherton(J-A)理论在半宏观磁滞建模领域应用广泛。但因存在仅包含交流分量、对偏磁状态下的磁滞曲线描述不完整等缺陷,致使基于其建立的变压器直流偏磁模型存在较大误差。首先对正常励磁状态下的J-A公式进行推导修正。基于此通过引入直流分量,改进了J-A理论在直流偏磁状态下的无磁滞磁化曲线和磁化强度的微分表达式,并对其牵制系数k进行修正。接着提出一种基于改进J-A公式的变压器直流偏磁模型。最后,用一台500 kV电网的算例变压器来验证改进J-A公式用于变压器直流偏磁时的准确性。经验证,修正模型仿真结果与实测数据误差更小,在不改变原J-A理论物理机制的前提下改进模型能得到偏磁状态下的非对称磁滞曲线且可以更加精确的描述励磁电流值。     

基于损耗统计理论与J-A磁滞模型的直流偏磁下磁性材料损耗计算方法

当磁性材料具有直流偏磁分量时,其损耗将会显著增加,准确计算该类材料在直流偏磁下的损耗对磁性元器件的优化设计具有重要意义。然而,现有方法并未从直流偏磁影响损耗的基本原理出发,所提求解公式偏向经验,缺乏物理基础。为此,在基于损耗统计理论分析直流偏磁对磁滞、涡流及剩余损耗各自作用特征的基础上,提出了一种基于损耗统计理论与Jiles-Atherton(J-A)磁滞模型结合的直流偏磁下磁性材料损耗半解析算法。该算法利用J-A磁滞模型求解直流偏磁下的磁滞损耗,而涡流损耗和剩余损耗的计算则运用损耗统计理论推导的解析公式;同时,针对剩余损耗统计参数难以提取的问题,提出在通过直流偏磁实验辨识该参数分布规律的基础上,引入有理函数对其进行准确拟合。最后,将仿真计算值与实验测量值进行对比,结果表明所提算法的最大相对误差仅为8.49%,验证了该算法的准确性。     

交直流混合激励下取向硅钢片磁滞及损耗特性模拟方法

该文对交直流混合激励下(既含偏磁又含谐波)取向硅钢叠片的动态、静态磁滞特性和损耗特性进行测量,分析激励中不同因素(如直流偏磁磁场强度、谐波次数)对损耗的影响规律.提出基于非对称极限磁滞回线的Preisach模型参数辨识方法,实现静态磁滞回线的准确模拟.提出交直流混合激励下异常损耗模拟及其参数提取方法,并基于损耗分离和场分离的等效关系,得到交直流混合激励下的Preisach动态磁滞模型.通过仿真和实验结果的对比,验证了该方法的有效性和准确性.     

基于R-L型分数阶导数的动态解析逆Preisach模型

准确的变压器电磁暂态模型对保障电力变压器安全意义重大，其中更为重要的是对变压器铁芯部分的建模。然而，变压器铁芯的非线性磁滞特性及动态特性的模拟仍存在不精确，误差大等问题。为此，首先通过差分法改进静态解析正Preisach模型，构造一种更利于动态模型建立的静态解析逆Preisach模型；然后，在损耗统计理论、场分离技术以及分数阶导数理论的基础上，改进动态涡流场强分量，并与静态解析逆Preisach模型以及剩余损耗分量相结合，得到改进的动态解析逆Preisach磁滞模型，同时引入量子遗传算法对分数阶导数参数进行全局寻优。最后，将准确的动态解析逆Preisach模型在不同频率与不同最大磁密下与实验数据对比，结果表明，该模型的最大平均相对误差为5.857%，验证了该方法的有效性。     

直流偏置对磁致伸缩材料高频动态损耗及磁特性的影响分析

直流偏置磁场会造成磁致伸缩材料磁滞回环的畸变与不对称,影响材料的损耗数值与磁滞特性,且现有的磁能损耗模型无法对变直流偏置磁场下的损耗进行准确的表征和计算,因此有必要研究直流偏置对磁致伸缩材料磁特性的影响规律及数学表述,这对提高大功率磁致伸缩器件的输出性能具有重要意义。该文在变直流偏置激励条件下,测试了Terfenol-D样品在不同交流激励频率和磁通密度幅值下的动态磁滞回线,发现了其变化规律并提取了损耗特性和磁滞特性参数;基于Bertotti损耗分离理论和实测数据,采用Levebverg-Marquard算法,建立计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频损耗计算模型,该模型采用多元参数回归方法,通过引入直流偏置相关项对损耗系数进行修正;多种工况下的损耗计算值与实验值对比分析表明了计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频动态损耗特性模型的准确性。     

基于直流偏磁实验的叠片铁心磁化特性分析

铁心中直流磁通的预测是研究变压器直流偏磁问题的关键.本文提出基于损耗函数的改进迭代法,在考虑磁滞效应的同时对基本磁化曲线进行修正,计算叠片铁心内的直流磁通.通过比较励磁电流的测量值与计算值,验证了该方法的有效性和正确性.获得了直流偏磁条件下叠片铁心的磁滞回线和基本磁化曲线,对有无直流偏磁条件下的基本磁化曲线进行了比较....     

直流偏磁状态下电力变压器铁心动态磁滞损耗模型及验证

直流偏磁状态下,电力变压器的附加损耗显著增加,试验测量得到的变压器空载损耗不能充分表征铁心实际损耗。为正确评估变压器铁心可能出现的过热问题,有必要建立其准确的数学模型。该文在Jiles-Atherton基本磁滞模型的基础上,从能量平衡原理出发,考虑铁心在交流状态下的涡流损耗和异常损耗,建立了合理可逆磁化系数条件下,以磁通密度作为输入量的铁心动态磁滞损耗模型。利用遗传算法提取试验变压器铁心在正常工作条件下的动态模型参数,并用于对不同幅值直流偏磁电流作用下的铁心损耗进行仿真计算。将计算结果与试验结果进行对比,发现二者吻合较好,说明该动态模型能较好的描述直流偏磁状态下电力变压器铁心动态磁滞损耗,验证了模型的正确性和实用性。     

直流偏磁下不同磁化曲线对变压器铁心损耗仿真的影响

直流偏磁下变压器铁心材料磁化特性采用不同的表述方式,将会产生不同的损耗仿真结果。本文基于爱泼斯坦方圈试验测量了30ZH120取向硅钢片的交流磁滞回环和交流偏磁磁滞回环,详细阐述并解释了交流磁化曲线、直流磁化曲线、平均磁化曲线、交流偏磁磁化曲线和交直流共同作用下磁化曲线的提取方法。从实验数据和理论分析的角度指出了交直流共同作用下磁化曲线与直流磁化曲线是同一条曲线。以两台干式变压器产品模型为例,设计并搭建了使变压器工作在直流偏磁条件的实验电路,测试并仿真计算了直流偏磁下电力变压器铁心的空载损耗。研究表明,计算分析直流偏磁电工设备时,可以用直流磁化曲线描述硅钢片材料的磁性能,为提高直流偏磁下变压器损耗仿真准确性提供了参考依据。     

基于定点谐波平衡法的铁心磁滞与损耗特性分析

利用叠片铁心模型进行正弦励磁和直流偏磁励磁下的实验,得到相应的磁滞回线和铁心损耗。在基于B-H-M的磁场本构关系中引入定点磁阻率νFP,解决了数值计算中传统磁阻率ν的不连续性问题。利用基于损耗函数的磁滞模型模拟无偏磁和有偏磁条件下铁心的磁滞效应。将定点技术与损耗函数磁滞模型相结合,并应用于谐波平衡有限元计算,在考虑磁滞效应的基础上,对绕组励磁电流和铁心内的非线性磁场进行计算。基于计算结果,得到了各种励磁条件下铁心内不同区域的磁滞特性和损耗特性,分析了不同励磁形式对铁心磁滞特性和损耗分布的影响。     

基于深度置信网络算法的面向铁磁材料旋转磁滞损耗的矢量磁滞模型

铁磁材料磁滞建模是电气工程领域的基础性理论研究之一。该文基于深度置信网络（DBN）算法结合磁滞算子空间理论提出一种矢量磁滞模型。在模型结构中，引入郎之万函数作为映射函数对磁滞数据进行输入转换计算。利用多个磁滞算子构建算子空间生成高维算子数据，算子空间的数据输出作为DBN模型的输入，结合DBN算法表征算子数据与模型输出的非线性关系。利用样本的磁感应强度数据和生成的算子数据训练模型，获得模型参数。通过仿真表明构建的模型可以有效地描述铁磁材料在旋转磁化情况下的非线性特性和各项异性。同时，结合磁损分离理论改进磁损模型中相应的损耗系数，构建动态磁损计算模型，并将磁滞模型获得的数据应用于动态损耗计算。仿真表明，构建的磁滞模型可以有效地表征铁磁材料的实际磁化特性和损耗情况。     

直流偏磁条件下变压器铁心磁化特性的Jiles-Atherton修正模型

Jiles-Atherton磁化建模理论在磁化建模领域应用广泛,但在直流偏磁条件下的有效性尚待验证。基于磁化强度的物理含义,推得交直流共同作用下的合成磁化强度为交流分量与直流分量之和;依据全电流定律,分析了交直流共同励磁条件下磁场强度的量化表征方式;利用郎之万函数,获得修正的无磁滞磁化特性曲线的数学模型;结合能量守恒定律,推导出合理可逆系数条件下直流偏磁时磁化强度的修正模型。基于直流偏磁时磁化曲线的非对称特性,提出确定模型参数的分区求解法。仿真及实验研究表明,该模型可用于分析、计算直流偏磁时变压器铁心的励磁电流及损耗。     

变温条件下TbDyFe合金高频磁特性和损耗特性分析

超磁致伸缩材料TbDyFe合金具有温度敏感特性,该文测量变温条件下TbDyFe合金在不同频率f和磁通密度幅值Bm时的动态磁特性曲线,结果表明,当励磁磁场频率f和磁通密度幅值Bm一定时,随着环境温度的升高(从10℃增加到80℃),振幅磁导率逐步增加,动态磁滞回线横向变窄,所需磁场强度减少,磁能损耗也逐步减少。在此基础上,针对现有损耗计算模型无法对温度进行有效表征,而导致损耗计算结果误差较大的问题,提出一种变温条件下磁致伸缩材料的高频损耗计算模型,模型通过引入温度有关项对损耗系数进行修正;并且综合考虑高频磁滞特性和趋肤效应的影响,引入损耗附加磁通密度项及损耗附加频率项,从而建立可以有效考虑温度效应的改进损耗计算模型,通过多组测量值及计算值的对比结果验证了该模型的准确性和可行性。     

基于J-A动态磁滞模型的电流互感器谐波变换建模及实验验证

由于铁心磁滞回线建模复杂电磁式电流互感器(CT)建模依然繁琐困难,为此在J-A静态磁滞模型的基础上推导出电流互感器静态递推模型。所建立模型可以简便准确的拟合电流互感器静态传变特性,在电流互感器仿真方面具有应用价值。在谐波工况条件下,电流互感器铁心受到外加激励源频率变化的影响,铁心磁滞回线面积将会发生改变,为更准确的拟合电流互感器在谐波工况下的传变特性,利用J-A动态磁滞模型建立起电流互感器谐波变换模型,并通过实验进行验证。