改进型回转器-电容非线性磁芯仿真模型

回转器-电容模型因具有建模方便、电磁信息完整、适于电-磁系统混合仿真等优点而适于仿真建模。本文提出的改进回转器-电容磁芯模型,用非线性电阻来模拟磁滞特性,用非线性电容来模拟饱和特性。文中给出模型方程、模型参数计算及优化方法。仿真结果与手册中B-H曲线的一致性证明了建模方法的有效性。模型应用于400kHz buck 变换器及采用磁放大器的多路输出电源的系统仿真中,仿真结果与实验结果或者理论分析结果相一致,证明了所提模型的有效性     

多相并联磁集成电压调整模块的电路建模研究

针对磁集成磁路耦合和建模分析的难点,提出了一种基于回转器-电容模型的磁集成建模方法。在该模型中,磁性参数中的磁导类比于电路中的电容,绕组励磁类比于电流控制电压源型回转器。文章首先利用回转器-电容模型对两相电压调整模块进行建模研究,并推导出具体的磁集成自感和互感表达式;然后根据该建模方法推导出多相并联磁集成的电路模型,并利用相似矩阵对角化原理求解得到通用模型表达式;文章最后比较了利用回转器-电容模型的磁集成电压调整模块的仿真与实验结果。研究表明,该模型与实际应用相吻合,能仿真磁集成电路的稳态和动态特性,为磁集成建模提供了一个新的研究思路。     

漏磁通在变压器的回转器-电容模型中的体现

回转器-电容模型是一种磁性元件仿真建模的较好方法。本文根据能量相等的等效方法推导漏磁通在变压器的回转器－电容模型中的具体表现形式，进一步完善了回转器－电容模型。论文中具体给出了几种典型变压器的漏磁导电容值的求法，并通过一个实际的变压器验证了计算方法的有效性。     

基于PFC变换器的非线性电感的设计研究

铁粉芯电感由于其高频损耗较低、饱和磁密高、气隙分布均匀等优点,在功率因数校正场合得到了广泛应用,但其非线性特性,也给电感的分析与设计带来了一定的困难。本文结合一台Boost PFC变换器,从纹波电流入手,给出了非线性电感的设计,并由此反推出磁芯选择依据的物理原理。为明确不同情况下电感的工作点,着重分析了该变换器中电感纹波电流与输入电压的关系。最后,利用回转器-电容仿真模型对电感进行建模,通过仿真和实验,证明了所建仿真模型和纹波电流分析结果的正确性。     

回转器基本特性分析及其实现方法

在有源RC网络综合中,常用电阻、电容和运算放大器的综合。电路微型化的趋势和固件的出现,导致使用回转器和理想变压器而不使用电感来进行综合。在分析了回转器原理及其基本特性的基础上,用回转器模拟浮地电感或接地电感,以及用模拟电感来实现二阶带通与低通电路。并研讨了用运算放大器与负电阻来实现回转器网络的方法。     

基于回转器-电容模型的变压器漏感的研究

回转器-电容模型是一种较新的描述磁性元件的电路模型.本文根据能量相等的基本原理推导变压器漏感在回转器-电容模型中的表现形式.文中具体给出了几种典型变压器的漏感能量求法,并对应回转器-电容模型给出了表征漏磁通的漏磁导电容值的求法;讨论了变压器绕组采用交错换位绕法后漏磁通发生的变化.通过一个立式变压器、平面变压器验证了漏磁导电容计算方法的有效性.     

适用于电力系统稳定分析的冲击式水轮机调节系统动态模型

为了研究冲击式水轮机接入电力系统的稳定性,建立了一种冲击式水轮机的数学模型。该模型包括考虑水轮机流量与机械功率非线性关系的水轮机解析非线性模型、引水系统弹性水击模型、喷针开度控制模型、折向器控制模型。仿真计算了其调节特性,与实测结果对比验证了所建立模型的有效性。结合云南电网的暂态过程仿真,分析了不同的冲击式水轮机及调速器模型对电力系统暂态稳定性的影响。结果表明,考虑水轮机流量与机械功率非线性关系和弹性引水系统水击的解析非线性水轮机模型能更有效模拟冲击式水轮机特性。     

电力机车PET中直流母线电压的大信号建模及分析

为了准确分析电力电子变压器在大信号扰动下的动态特性,给出一种基于功率平衡的回转器建模方法。利用该方法对额定容量为3 MW的电力电子变压器进行了建模,并与传统的开关模型进行了比较分析。仿真结果表明,基于功率平衡的回转器建模方法具有实用性和有效性。该模型不仅可以精确反映系统在大信号扰动下的行为特性,而且可以减低仿真时间。为了实现前后级直流母线电压的解耦控制,提出了电压前馈补偿策略。在此基础上,建立了母线电压的统一时域解析方程,定量分析了在大信号扰动下系统参数对各直流母线电压的影响,给出了关系曲线,为各模块控制器的设计提供了准则。     

基于动态解耦的模糊多模型协调控制系统应用研究

大型火电单元机组的协调控制对象是一个多变量、强耦合的控制对象,针对此对象设计合适的解耦控制器是急需解决的问题。由于非线性系统可以用多个线性模型来逼近,多模型方法被认为是处理非线性系统常用的方法和技术。该文以330MW单元机组为仿真模型,针对协调控制系统的非线性和耦合等特性,首先建立协调控制系统的非线性模型,然后对此模型在3个工况点下进行线性化,设计与之对应的多变量动态解耦控制器,进而用T-S模糊模型合成出模糊多模型全局控制系统。仿真研究结果证明了这种新型协调控制系统的有效性。     

基于Lagrange-Maxwell方程的电容称重系统建模与分析

针对电容称重系统是由汽车板簧和测量电路等部分组成的机电动力系统,为提高所建模型的精确度,分析建模时需要同时考虑机械量和电量两方面的自由度,因此采用Lagrange- Maxwell方程来建立其动力学模型,仿真研究和试验结果证明了所建模型的有效性     

倍流整流DC-DC变换器近场耦合集成磁件分析

利用磁性元件磁场近场泄漏的耦合,分析其在倍流整流变换器磁集成结构上的应用。采用磁路-电路对偶等效变换获得近场耦合集成磁件的等效电路模型,直观地对两种现有磁集成方案进行统一描述。论文详细分析集成磁件磁心内部的交、直流磁通分布。基于磁件的回转器-电容模型,对不同近场磁阻下电路的工作情况进行深入的讨论。建立48V输入、12V/90W输出的磁集成原理样机,并进行实验验证和性能评估。     

一种用于电流互感器铁心J-A磁滞参数识别的改进方法

模拟电流互感器铁心的动态磁化过程,需要建立准确的磁滞模型.改进J-A磁滞模型能够更准确地模拟铁心的磁滞特性.针对改进J-A磁滞模型关键参数难以确定的问题,提出了一种基于烟花算法的电流互感器改进J-A磁滞模型参数识别方法.该方法首先建立改进J-A模型,然后建立参数识别模型,以求出的磁感应强度与已知的磁感应强度之间的绝对误...     

Mathematical models for current, voltage, and coupling capacitorvoltage transformers

This paper reviews a number of mathematical models used to represent the nonlinear behavior of the magnetic core of instrument transformers. Models of instrument transformers using these core representations are presented. The transient response of the instrument transformer is compared to actual test results recorded in the laboratory. The paper provides practical guidelines as to which of the physical elements of instrument transformers are important to model during transient studies and which elements could be ignored without sacrificing the accuracy of the simulation results. The electromagnetic transients program (EMTP) data files used to generate the models are also provided in the appendix to help new EMTP users model instrument transformers for evaluation of high-speed protective relaying systems     

电力变压器内部故障的非线性仿真模型

针对电力变压器内部故障分析和继电保护的需要,分析了现有变压器线性仿真模型中确定电感参数存在的问题。指出问题的关键是没有考虑发生内部短路故障后,变压器内部的磁场发生了变化,而且铁心存在饱和的非线性特征,因而用变压器的线性模型模拟和计算其电感参数是不准确的。为此,文中利用有限元分析法,提出了一种变压器内部故障的非线性仿真模型。该模型利用有限元分析法计算变压器内部故障后的参数,根据这些参数形成等值电路模型,并得到了需要研究的电流和电压值。为验证非线性模型的正确性,将1台模拟变压器的内部故障试验仿真数据与动模试验数据进行了比较。结果表明文中提出的变压器内部故障非线性模型是正确的。     

笼型异步发电机的MATLAB仿真模型

Matlab的Simulink及其模块库Power System是适合于电力电子与电气传动研究领域仿真的一种优秀的工具软件。本文提出了一种新的考虑磁路饱和非线性影响的笼型异步发电机的Simulink模型,在Simulink环境下用于自励异步发电机控制系统的仿真,收到很好的效果。     

Analysis of Half-Turn Effect in Power Transformers Using Nonlinear-Transient FE Formulation

The half-turn effect is present in transformers if the winding leads are taken out from the different sides of the core. The result is an additional half-turn in one of the core windows in a single-phase transformer, which can create overfluxing of the core leading to excessive losses and temperature rises. This paper presents a methodology to analyze the half-turn effect in power transformers. A nonlinear field-circuit coupled model is used to simulate the half-turn effect; the magnetic field is modeled using the finite-element method. The results show that there is a considerable increase in the flux density values in the core during load loss test, and the increased core losses can be comparable to the values under the rated voltage condition. The results obtained by the proposed methodology are validated with the experimental test results on a single-phase 40-MVA autotransformer. The half-turn effect can be eliminated by taking both the leads from the same side of the core. However, in order to reduce insulation clearances, a few compensating turns are wound on the end limbs to eliminate the half-turn effect. The paper also reports the experimental and the simulation results with the compensating turns. Analysis of the high induced voltages in the unexcited windings of the other phases during the load-loss test on the middle phase of three-phase three-limb transformers is also reported. In the three-phase five-limb transformers, the effects of half-turns in the three phases are almost cancelled under the balanced load conditions; this paper highlights the possibility of the core saturation due to the half-turn effect under appreciable unbalanced load conditions     

Nonlinear modeling of magnetic saturation and hysteresis in an electromagnetic device

The cores of most electromagnetic devices, in their normal operating regions, enter saturation by design or otherwise. Some devices, such as ferroresonant transformers, utilize the saturating properties of their core materials to perform their intended tasks. In other devices, such as power transformers, saturation is an undesirable phenomenon imperative to their economically competitive designs.A second phenomenon, known as hysteresis, associated with the operation of electromagnetic devices is the non-uniqueness of the core magnetic flux for a given excitation. That is, core flux is a multivalued function depending on the excitation as well as its own previous states.Computer simulation of a saturable electromagnetic device requires mathematical models for the device saturation and hysteresis characteristics. A general approach to modeling saturation and hysteresis is proposed in this paper. A model which is nonlinear in a parameter is proposed; however, a linearizing transformation is used to allow the estimation of the model parameters by linear estimators.The results of modeling saturation and hysteresis for a two-winding ferroresonant transformer are given. The hysteresis loop obtained from simulation is compared with the actual loop for a given operating condition. These results indicate that accurate modeling of the hysteresis loop is possible with the proposed technique.     

确定测量三芯电力电缆芯线电流用磁传感器安装偏角的方法

为解决用磁传感器测量三芯电力电缆各芯线电流过程中磁传感器难以准直的问题,文中提出了一种确定磁传感器安装偏角的方法。采用4个磁传感器,在三芯电力电缆表面4个不同位置测量磁感应强度的切向分量;采用"扫描"算法,消除磁传感器安装偏角在计算过程中带来的非线性影响,将非线性方程组转化为线性方程组进行求解;根据磁传感器的测得值和三芯电力电缆的设计参数,得到各磁传感器的安装位置与电缆内相应芯线的偏角,并可进一步求解出三芯电力电缆各芯线电流的实际大小。电磁场有限元仿真试验和解析模型计算的结果表明,此方法具有较好的准确性,对三芯电力电缆运行状态的有效、准确监测具有指导价值。