基于Lorentzian函数的Preisach磁滞模型辨识与验证

磁滞作为磁性材料的特性,在电机、变压器等设备中普遍存在,为了更好地描述材料的这种特性,有必要建立材料的磁滞数学模型。本文基于Presiach类磁滞模型,通过分别用解析和神经网络两种方法对其Lorentzian分布函数参数进行了辨识并对两种方法进行了比较,且通过实验验证了辨识结果的正确性。模型可以对无偏磁下变压器一次电流进行预测,实验采用爱泼斯坦方圈的二次电压仿真得到了方圈的一次电流,仿真与实验结果对比验证了模型的正确性。     

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。     

基于蛙跳模糊算法的Jiles Atherton铁心磁滞模型参数确定

Jiles Atherton(JA)模型广泛应用于铁心磁滞建模领域,其参数确定精确与否直接影响铁心磁滞现象的表达,为此提出蛙跳模糊算法对JA模型参数进行辨识。为了防止蛙跳算法陷入局部最优解并加快收敛速度,根据特殊点(矫顽力、矫顽力点磁化率)处实测值与计算值的相对误差,采用模糊控制方法,得到动态反馈系数,修正蛙跳算法的步长调整公式。采用爱泼斯坦方圈搭建磁滞回线测量系统,测得铁心饱和磁滞回线与局部磁滞回线。采用蛙跳模糊算法、蛙跳算法、粒子群算法和遗传算法分别求解得到模型参数,并将计算的磁滞回线与实测磁滞回线进行比较,证明了所提出的蛙跳模糊算法不易陷入局部最优解且具有更快的收敛速度。根据蛙跳模糊算法得到的局部磁滞回线模型参数辨识结果,研究模型参数与磁通密度的关系并进行拟合,得到不同磁通密度下的局部磁滞回线参数拟合模型。     

解析逆Preisach磁滞模型

如何在保证模拟精度的基础上,提升逆磁滞模型的计算速度一直以来是国际电磁场领域研究的热点问题。然而,现有所提逆磁滞模型难以兼顾精度与速度的双重要求。解析形式的逆磁滞模型具有较快的求解速度,如何提出高精度的此类模型是解决上述问题的关键所在。为此,该文利用课题组所提基于解析Everett函数推导而得的解析正Preisach磁滞模型,分别推导了初始磁化曲线、磁滞回线下降支与上升支的磁导率的解析表达式,继而利用差分法,推导得到了目前唯一一个解析的逆Preisach磁滞模型。通过对比仿真与实验结果,验证了所提解析逆Preisach磁滞模型的模拟精度,并在模拟精度与计算速度两方面将其与广泛应用的逆J-A磁滞模型进行对比,发现它的平均相对误差比逆J-A磁滞模型小10%以上,且其计算速度约为逆J-A磁滞模型的2.67倍。     

解析正Preisach磁滞模型的推导与修正

准确且快速地模拟软磁材料的磁滞特性是电机、变压器等电力设备电磁场仿真及其优化设计等工作可靠展开的基本前提。然而,经典Preisach磁滞模型因包含了复杂的双重积分运算而难以达到上述要求,而现有唯一的纯解析Preisach模型存在推导失误、无法通用等问题。为此,针对该解析Preisach模型的问题,推导正确的Everett函数解析表达式,并基于Preisach基本原理,分析在其基础上考虑可逆磁化分量的本质原因,继而提出首个正确且通用的解析正Preisach模型。将仿真结果与实测结果进行对比,验证所提模型的精度。     

一种考虑磁滞可逆性的非线性矢量Preisach模型

以Ｍａｙｅｒｇｏｙｚ的非线性标量Ｐｒｅｉｓａｃｈ磁滞模型为基础，提出了一种考虑磁滞可逆性的非线性矢量Ｐｒｅｉｓａｃｈ磁滞模型。该模型克服了Ｍａｙｅｒｇｏｙｚ提出的矢量Ｐｒｅｉｓａｃｈ磁滞模型不能描述磁滞可逆分量的缺陷。     

基于Preisach磁滞模型的铁磁材料损耗时域有限元计算方法

根据损耗统计理论,铁磁性材料的损耗可分解为磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。本文提出一种考虑铁磁材料磁滞特性和集肤效应对其涡流损耗影响的新方法。该方法基于矢量磁位A,耦合了Preisach磁滞模型与时域有限元方程来计算铁磁材料的磁滞损耗和涡流损耗,并采用固定点技术,引入微分磁阻率,加快了有限元方程解的收敛速度。同时,为了解决剩余损耗统计参数提取困难的问题,本文提出用有理函数来拟合剩余损耗统计参数以计算铁磁材料的剩余损耗。最后,对比了仿真结果与实验测量数据,结果显示该算法计算铁磁材料损耗的最大误差小于10%。     

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。     

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。     

考虑可逆分量的解析Preisach磁滞模型及其特征参数辨识算法

基于洛伦兹函数的解析Preisach模型具有形式简便、分布函数易于确定等优势,但如果考虑可逆磁化分量,模型的复杂程度和参数会显著增加,导致用于传统模型参数辨识的解析或神经网络等方法不再适用。为此,首先通过引入可逆磁化分量,构建一种考虑可逆分量的解析Preisach模型;然后,分析了各个特征参数对磁滞回线形状的影响规律,并且结合循环迭代法与粒子群算法,提出一种针对考虑可逆分量解析Preisach模型的特征参数混合寻优算法;最后,将所提磁滞模型及其参数辨识算法得到的磁滞回线计算值与实测值进行对比。结果表明,该模型及其参数辨识算法的最大平均相对误差为4.49%,验证了该方法的准确性和有效性。     

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。     

电流滞环跟踪PWM逆变器控制仿真研究

针对传统的SPWM电压型逆变器的不足,提出采用电流滞环跟踪PWM的逆变器控制方式.介绍了电流滞环跟踪PWM逆变器的控制原理,对其开关频率进行了数学分析,最后构建模型并进行仿真.仿真结果表明,此方法效果明显,动态性能好,可保证电流波形好的正弦性.     

一种高频动态磁滞回线的PSpice电路模型研究

根据Jiles-Atherton铁磁磁滞理论和Hammerstein结构宏模型提出了一种高频动态磁滞回线的PSpice电路模型.将二阶低通滤波器插入Jiles-Atherton数学模型的等效PSpice电路中,追踪磁滞回线随频率的变化,近似地模拟高频动态磁滞回线.经实验论证,用该PSpice电路模型仿真所得磁滞回线与实...     

基于SOC的磁性材料磁滞回线测量仪

对磁滞回线的测量原理做了简单的介绍,提出了基于SOC(片上系统)实现磁滞回线测量的新方法及其具体实现方案。实验结果表明该测量仪与传统的测量仪相比,大大地改善了系统的性能。     

用于磁滞类电机平行四边形模型的修正

平行四边形磁滞模型与其他常用模型相比更适合用于径向磁通的磁滞电机磁路分析。Copeland和Slemon教授发展的平行四边形模型认为剩磁密度在变换过程中是不动的,本文运用叠加原理、等效磁路和傅立叶变换的方法证明了该模型在变换过程中剩磁密度点是漂移的,漂移程度取决于模型中4个边的斜率。模型修正后,BH环矩形面积与变换前的平行四边形面积相等,符合模型变换的基本导则。最后用修正模型对30HP磁滞电机进行了分析验证,相对于原模型该电机剩磁漂移达到4%。     

一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行监测方法

变压器由于其特殊的电磁特性,在运行中可能会出现各种隐性且未能触发相关保护的故障,危及设备以及电网的安全稳定运行,文中提出一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行状态监测的方法,目的在于辅助运维人员判断变压器在实际运行中可能会出现的各种故障。首先建立基于J-A磁滞理论的变压器模型,然后采集对实际运行中变压器的相关波形,利用小波变换分析实时工况下变压器时波形与所建立的变压器模型预测波形进行误差校验,通过校验结果来判断变压器是否正常工作,最后,通过仿真实验,验证了所提监测方法的可靠性。     

Modeling and simulation of air-gapped current transformer based on Preisach Theory

Current Transformer (CT) modeling, by which CT’s characteristics can be studied has a significant importance in CT selection and design. In spite of numerous studies about closed-core CT model, only a few works have been conducted on air-gapped ones with the following problems: models of which required data is easily-accessible, have poor simulations of magnetization process; on the contrary, models which have satisfactory simulations, are hard to be established because of the hard-to-get required data. Therefore, based on Preisach Theory, a novel air-gapped CT model is deduced from the closed core CT model. The proposed model is accurate and can be established easily. The saturation and remanence properties of closed-core CT and air-gapped CT are simulated and compared.