采用统一磁路及空载试验的变压器饱和模型

为了精确地对变压器饱和进行仿真并建立变压器饱和模型,提出了一种基于统一磁路(UMEC)模型及空载试验的变压器饱和新模型.该模型利用UMEC来表示磁路中各个磁导之间的关系,并采用变压器空载试验获得电压、电流有效值曲线和功率损耗曲线,通过分段线性化方法得到变压器励磁磁导与电流之间的关系而近似表示磁路的饱和.该模型充分利用了...     

基于UMEC的双芯Sen变压器电磁暂态模型

为了分析Sen变压器(Sentransformer,ST)在双芯结构下的电磁特性,该文提出一种基于统一磁路模型(unified magneticequivalentcircuit,UMEC)法的双芯Sen变压器(two-coreSentransformer,TCST)电磁暂态模型。首先,根据TCST内部绕组的磁耦合关系,将TCST分为串联变和励磁变两部分,并基于各自的铁芯结构建立了它们的磁等值回路;其次,采用UMEC原理分别对上述两部分进行电磁暂态建模,并由TCST内部串–励部分之间的电气连接关系,将该串–励部分结合,继而构建了TCST的电磁暂态模型。最后,借助MATLAB和PSCAD/EMTDC进行了解析计算与时域仿真分析,验证了该文所提模型的有效性。通过与现有论文电流电压和功率结果的对比,发现流过TCST分接开关的电流约为线路电流的50%,可有效降低分接开关的制造成本。同时TCST的实际调节步长相比于单芯结构的ST(single-coreSentransformer,SCST)要小,约为SCST的0.5倍,使得其控制精度更高。     

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。     

基于空载试验数据和UMEC的单相四柱换流变压器饱和模型研究和有效性验证

为了准确快捷地对单相四柱换流变压器进行电磁暂态仿真,提出了一种基于空载试验数据和统一磁路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)模型的单相四柱换流变压器饱和模型.基于UMEC磁路模型,推导了单相四柱换流变压器的关联矩阵、电感矩阵和铁芯磁导的求解方法.在考虑饱和情况时,以非线性电阻与非线性电感的并联来模拟励磁支路,通过空载试验数据,得到励磁支路的u-iR和u-iL瞬时值的分段线性化曲线,以此来模拟铁芯损耗和磁导的非线性.该方法基于UMEC模型,计算速度快效率高,且通过空载试验数据整体考虑了铁芯主柱、铁轭、旁柱和旁轭磁导的非线性,精度较高.最后应用该方法对缩比模型以及产品级单相四柱换流变压器在正常工况与直流偏磁条件下进行仿真计算,并与实验测量做对比,证明了该模型具有较高精度.     

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。     

直流偏磁条件下变压器的建模及励磁特性研究

为研究偏磁现象对变压器的影响,提出了一种直流偏磁条件下的变压器建模方法,该方法首先基于JA磁化理论建立铁芯的动态磁化曲线,然后从变压器电磁关系出发,利用统一电磁等值电路UMEC模型推导出自感和互感构成的变压器方程,两者结合建立了适用于直流偏磁工况下的变压器仿真模型。利用该模型分析了不同直流偏磁情况下,变压器空载时的铁芯磁化特性、励磁电流及各次谐波变化。结果表明,该模型能够反映直流偏磁时变压器铁芯的磁滞特性和磁导的非线性,较为精确地仿真出铁芯饱和情况及励磁电流幅值和波形畸变情况,为研究变压器偏磁时的励磁特性提供了有效的手段。     

三相多芯柱变压器暂态仿真新模型

在变压器等效电路基础上提出了新的三相多芯柱变压器暂态仿真模型。仿真模型由基本的电路元件构成,不需要编写接口程序,应用方便;模型结构简单,所使用的电感参数少;新的模型中漏感参数和反应铁心磁路的励磁电感参数互相独立,不涉及病态矩阵的运算,计算更为稳定。通过三相三柱式和三相五柱式变压器的磁等值回路,讨论了模型中各参数的确定方法。通过与UMEC模型的比较验证了所提模型的准确性。     

三相五芯柱变压器内部故障仿真模型研究

传统的电力变压器内部故障模型都是基于绕组的分析方法,忽略漏磁通、变压器铁芯涡流效应,且考虑铁芯非线性较少。为能进一步准确地描述变压器内部故障的暂态过程,并深入了解变压器内部故障机理,基于结构为三相五芯柱变压器模型,采用磁路分析方法建立了计及涡流效应、漏磁通及铁芯非线性等因素的三相五芯柱变压器内部故障仿真模型。模型从三相五芯柱变压器磁路出发,建立了磁链方程、电压方程,并根据铁芯和铁轭的磁通和电流关系及磁路关系列出磁导计算方程;给出了仿真模型的参数确定方法,其中参数确定与变压器的结构紧密相关。为了验证仿真模型的有效性,用该模型仿真了故障后较长时间进入稳态的情况,其结果与稳态的电路方法电流有效值计算结果相一致。仿真结果的暂态趋势与试验结果基本一致,从而验证了该模型的有效性。     

三相变压器直流偏磁仿真分析

建立一种新的直流偏磁下三相三柱和三相五柱变压器的电路-磁路耦合模型,磁路模型中考虑了变压器的涡流损耗、铁芯拓扑结构及材料的饱和特性.将涡流产生的磁动势列入磁路方程,磁路方程与电路方程进行耦合,并结合铁芯的非线性特征曲线形成非线性方程组,通过求解该方程组,实现对三相三柱和三相五柱变压器直流偏磁特性的仿真分析.仿真结果证明所提模型能够准确地分析三相变压器的直流偏磁现象.     

超高压变压器在操作波耐压试验下线圈电压分布的仿究真研

本文阐述了一个计算超高压变压器在操作波耐压试验条件下线圈中电压分布的方法。通过将各绕组线圈分割成单元建立计算等值电路。每一个单元由一条R-L-e串联支路和几条电容支路表示。感应电动势e是由铁心中的主磁通引起的。本文还建立了一个考虑磁滞和涡流效应的磁路模型,推导了广义节点方程和磁路方程。最后,本文给出一台500kV三相自耦有载调压变压器的计算实例并与实测值进行比较,结果表明本文方法可用于改善变压器绝缘设计。     

基于对偶性原理的三相多芯柱变压器暂态模型

提出了一种基于对偶性原理的三相多芯柱变压器暂态模型；通过分析三相多芯柱变压器磁路模型并应用对偶性原理，建立了考虑电路与磁路耦合的变压器暂态计算模型，采用Jiles-Atherton铁磁磁滞模型来描述铁心模块的饱和以及磁滞效应，而涡流和杂散损耗用一个等值电阻替代，零序磁通用一个线性电感以及反映其涡流损耗的电阻代替；该模型可以计算分析直流偏磁和空载合闸等情况下变压器励磁电流以及铁心磁通等电气参数；算例分析结果与实验结果的对比证明了该模型的准确性。     

用于移动变电站的三相隔离变压器的降阶模型研究

三相隔离变压器是移动变电站的关键一次设备,为在实验室环境下快速模拟该变压器的输入/输出特性,应用Arnoldi算法建立了其降阶模型。根据电磁感应定律和安培定律,搭建了三相隔离变压器的高精度电磁等效电路,得到了输入电压、电流与磁通量变化率之间的定量关系。应用分块近似方法将变压器磁芯等效为多组环形回路,得到了铁芯的磁路等效模型,并根据该模型建立了磁阻、磁感与磁通量以及磁通量变化率之间的函数关系,进而得到了变压器的状态方程。应用Arnoldi算法将状态方程进行降阶处理,建立了三相隔离变压器的降阶模型,并进行了相应的仿真与实验验证。实验结果验证变压器降阶模型的正确性和精确性。     

高频变压器6集总电容等效电路模型转换

随着开关电源开关频率的不断升高,合理的高频变压器集总电容等效模型对功率变换器性能的分析具有极其重要的作用。首先介绍了已有的几类集总电容等效模型;其次,通过电路分析方法,研究了高频变压器几类集总电容模型的转换方法;最后,通过一款双绕组高频变压器的实际测试,论证了电容等效电路模型相互转换的可行性。     

变压器环形铁芯建模和剩磁测量

大型电力变压器进行空载合闸操作时,铁芯中的剩磁可能会引起励磁涌流,导致变压器无法正常投入运行。文章介绍了一种新的分析和测量剩磁的方法,该方法是在外加正反向直流电压激励的基础上实现的。通过分析剩磁产生的原理,建立了基于Jiles-Atherton磁滞理论模型的变压器环形铁芯仿真模型。在环形铁芯绕组上先后施加大小相等方向相反的直流电压,可以得到两个不同的响应电流,结合场路暂态分析,可以判断剩磁的方向,并且找到响应电流和剩磁之间的关系。该方法可以在对变压器铁芯中原有剩磁影响不大的情况下准确测量剩磁的大小和方向。通过自主搭建的实验平台对环形铁芯中的剩磁进行了测量,验证了仿真结果的合理性。     

基于PSCAD软件的阻抗匹配平衡变压器仿真研究

研究了阻抗匹配平衡变压器的接线和内部"阻抗匹配"特性,结合多绕组变压器的电磁耦合关系,以电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中的统一电磁等值电路(UMEC)变压器模型为基础,建立了电气化铁路牵引供电系统的仿真模型.对正常运行、故障状态、励磁涌流等情况进行了仿真和分析,仿真结果验证了该模型的正确性,对于阻抗匹配平衡变压...     

双定子混合励磁磁通切换电机及其电磁性能分析

提出了一种带有导磁桥的双定子混合励磁磁通切换(DS-HEFS)电机。通过建立混合励磁电机数学模型,分析了混合励磁电机的优势所在;并通过建立等效磁路模型,总结了具有或不具有导磁桥的两种DS-HEFS电机特性。基于二维有限元分析,对DS-HEFS的电磁性能进行了评估,结果表明,其不仅具有优异的磁场调节能力,而且还具有更高的输出转矩。     

带平衡绕组大电流互感器磁场的三维有限元仿真研究

在大电流互感器(大TA)设计中,由于一次额定电流很大,无法进行现场三相环境条件下的物理试验,故常以等效试验方法来优化平衡绕组的匝数及其各段间的连接方式。但目前的等效试验法不准确,且成本高、周期长,为解决此问题,笔者对以三维有限元法分析现场三相环境条件下大TA磁场的有效性进行了研究。具体采用基于矢量磁位和标量电位的A-Φ法计算了大TA的磁场,采用棱边单元而不是节点单元,避免了用基于矢量磁位的节点单元法计算媒质磁导率不一致的模型时带来的错误,并以间接场路耦合法计及了外电路的影响。计算了在邻相大电流母线磁场干扰下,大TA的四段平衡绕组做反极性串接时,平衡电流值以及铁心中的最大磁感应强度值,并确定了它们随平衡绕组位置改变的变化规律。数值仿真与磁路法估算结果相吻合,证明了以三维有限元法对现场环境条件下大电流互感器的磁场进行仿真是可行的。