考虑铁磁磁滞的变压器励磁涌流仿真分析

提出了一种考虑铁芯铁磁磁滞的变压器电磁暂态模型,并对变压器空载合闸时的励磁涌流现象进行了仿真研究。基于目前工程中应用较为广泛的Jiles-Atherton铁磁磁滞原理建立铁芯磁滞磁化曲线模块,通过设置适合的参数计算得到了与实际测量值较为吻合的 B-H曲线;通过分析单相三绕组变压器铁芯绕组结构及其电路模型,得到其电磁暂态计算模型;通过分析三相五柱式变压器磁路结构并利用对偶性原理,得到了其暂态计算分析模型。利用所建立的暂态计算模型对单相三绕组变压器的励磁涌流现象进行了仿真研究,仿真计算结果与实际试验测量结果的对比证明所提出的暂态计算模型的正确性和有效性;同时也对三相变压器组和三相五柱式变压器空载合闸时的励磁涌流进行了仿真计算,仿真结果证明所提出的暂态计算模型能够准确地分析变压器空载合闸时的励磁涌流现象。     

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.     

考虑铁芯深度饱和特性的三相三柱变压器改进BCTRAN模型EI北大核心CSCD

三相三柱变压器广泛运用于电力系统中,需建立精准的三相三柱变压器模型支撑电力系统电磁暂态分析与防护研究。经典的变压器BCTRAN模型被广泛运用在电磁暂态仿真研究中,然而经典BCTRAN模型难以准确模拟铁芯在深度饱和状态下变压器不同端口的饱和特性。该文利用序分量参数建立三相三柱变压器BCTRAN模型,精准表征变压器各相绕组间的耦合关系;利用交直流混合源对变压器进行端口试验获取励磁支路深度饱和电感从而构建完整励磁支路;在经典BCTRAN模型的基础上,通过在变压器端口添加表征铁芯空间励磁特性差异的励磁支路,进而建立考虑铁芯深度饱和特性的三相三柱变压器改进BCTRAN模型。对300VA三相三柱变压器及22kVA三相三柱变压器有限元模型分别进行励磁涌流试验,与传统模型相比,改进模型不同端口励磁涌流首峰值更接近实测值。试验证明,提出的三相三柱变压器改进BCTRAN模型能够较为准确地表征变压器端口的饱和特性,可为电力系统电磁暂态仿真研究提供基础模型。     

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。     

变压器绕组参数在线计算方法

在变压器等值回路方程的基础上,提出一种新的变压器绕组匝数比和漏电感参数的计算模型,该模型以回路方程差值最小为目标。采用现代内点算法求解各参数并利用MATLAB编程实现。该方法仅需利用变压器正常运行时的电压、电流信息,不用获取变压器绕组结构参数以及有载调压分接开关位置信息,易于实现。利用ATP软件建立变压器仿真系统,模拟变压器各种正常运行状态,并利用动模实验数据对所提方法进行验证。仿真实验结果表明,所提方法不受变压器运行状态及其三相参数不平衡的影响,具有较高的计算精度。     

基于配变等效电路参数模型的三相负荷不平衡分析

基于配电变压器T形等效电路推导得到其电路参数标幺值计算公式,通过在MATLAB/SIMULINK仿真平台建立配电变压器仿真模型验证了理论公式的精确性。建立简单配电变压器台区仿真模型,得到部分常用配电变压器最佳负载率以作为选择配电变压器容量的参考,并定义三相负荷不平衡主要评估参数,通过仿真量化从三相负荷分配不均及功率因数差异大这两个角度分析了三相负荷不平衡的危害,为治理三相负荷不平衡问题提供了参考。     

大功率中频三相变压器优化设计方法

基于磁耦合的三相双有源全桥DC/DC变换器非常适合于大功率应用场合,尽管该型变换器具有诸多优势,但其内部核心磁性元件—大功率中频三相变压器的结构、工作模态、电磁特性更加复杂,容量、频率、损耗温升、漏电感相互制约,形成一个复杂的系统化设计难题。该文重点对大功率中频三相变压器整体优化方法和性能进行研究。结合三相双有源全桥DC-DC变换器的稳态电压和电流波形,采用基波分析法推导出中频三相变压器的各阶次谐波电流表达式,提出绕组损耗解析计算方法;根据六电平阶梯电压波激励下分段线性磁通密度波形,提出改进的IGSE公式用于计算铁心损耗;针对三相五柱式铁心拓扑结构,建立具有14个温度节点的集中参数热网络模型,用于计算中频三相变压器的最高温升;研究绕组排布方式对漏电感的影响规律,并给出漏电感解析表达式。在此基础上,提出基于自由参数扫描法的大功率中频三相变压器优化设计流程。按照最优设计方案制作了一台5kHz/15kW纳米晶铁心中频三相变压器模型,并对其漏电感、铁心损耗、绕组损耗、温升进行有限元仿真和实验测试,验证所提设计方法的有效性。     

基于回路平衡方程的变压器绕组变形在线监测研究

电力变压器运行过程中发生绕组变形将会导致绕组漏感参数发生变化,提出用变压器等值回路平衡方程进行绕组参数辨识的方法。以双绕组单相及三相变压器绕组回路平衡方程为基础,采用最小二乘算法估算原副边绕组电阻、漏电感参数,进而实现变压器绕组变形的在线监测,并针对变压器稳态回路方程模型的不可辨识性提出新的解决方法。仿真和动模试验表明该方法的合理性和有效性。     

基于电磁暂态三相三柱变压器内部故障仿真模型的研究

介绍了三相三柱变压器内部故障模型的建立过程,并对三相三柱变压器进行了仿真.     

直流输电接地极电流对不同结构变压器影响研究

利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了直流接地极电流对组式、三相三柱式和三相五柱式等不同结构变压器的影响。仿真结果表明：组式变压器由于具有独立的磁通回路,磁阻小,受直流偏磁影响最大;三相三柱式变压器铁芯中无直流通道,磁阻大,受直流偏磁影响较小;而三相五柱式变压器虽有磁回路,但铁芯面积比单相变压器小,受直流偏磁影响介于前二者之间。     

直流输电接地极电流对不同结构变压器影响研究

利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了直流接地极电流对组式、三相三柱式和三相五柱式等不同结构变压器的影响.仿真结果表明:组式变压器由于具有独立的磁通回路,磁阻小,受直流偏磁影响最大;三相三柱式变压器铁芯中无直流通道,磁阻大,受直流偏磁影响较小;而三相五柱式变压器虽有磁回路,但铁芯面积比单相变压器小,受直流偏磁影响介于前二者之间.     

三相五柱整流变压器模型研究与控制分析

分析了三相五柱式整流变压器应用于大功率整流装置可以省去平衡电抗器的原理,提出了由单相变压器构成的变压器组等效三相五柱式整流变压器,建立整流装置的仿真模型,并验证了该模型的正确性与可行性.     

三相逆变器并联系统中零序环流的研究

现有的文献已经论证了在三相逆变器并联系统中,存在着零序环流的通路。然而,这些结论基本上都是在无输出变压器及忽略了三磁柱电感磁路耦合的前提下得出的。事实上,在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱铁芯来绕制,由此带来的三相问磁路耦合使得三相逆变器的零序相量特性与三个单相逆变器构成的三相逆变器是完全不同的,这对三相逆变器并联系统中的零序环流也产生了很大的影响。该文基于三磁柱变压器及三磁柱电感的动态方程建立了带三磁柱电感及三磁柱变压器的三相逆变器瞬时零序分量模型。基于该模型的分析发现,三相逆变器并联系统中,三磁柱电感及三磁柱变压器的采用使得零序环流的大小和通路发生了很大的变化。仿真与实验验证了上述结论。     

直流偏磁变压器消耗无功的计算

研究了直流输电单极大地回线方式运行导致高压变压器直流偏磁情况下变压器消耗无功功率的数值规律.基于电力系统暂态仿真计算程序PSCAD建立了不同结构变压器直流偏磁状态下的无功计算模型,定量分析中性点直流电流与消耗无功功率的关系.结果表明,直流电流越大,励磁电压越高,变压器消耗的无功功率越大;在变压器中性点直流电流小于20A和励磁电压小于1.1p.u.情况下,单相、三相三柱、三相壳式、三相五柱变压器消耗的无功功率与直流电流显现近似线性关系.单相变压器消耗无功功率最多,三相壳式变压器次之,三相五柱式变压器消耗的无功功率略小于三相壳式变压器;三相三柱变压器消耗的无功功率最少.综合上述结果,当运行中发现如下任意一种情况时,建议采用抑制变压器中性点直流电流的相关措施:单相变压器中性点直流电流超过10A,三相壳式和三相五柱变压器超过12A,三相三柱变压器超过60A.     

超声波电动机驱动系统中推挽变压器的优化设计

从推挽变压器基本电学模型入手,分析其各电学参数对超声波电动机驱动波形的影响.通过仿真发现,漏感参数在脉冲上升和下降时对输出波形的延时作用,得出利用推挽变压器漏感参数优化驱动电压波形的设计思路.通过由漏感参数和超声波电动机等效电学参数所构成的低通滤波模型分析得出基于变压器漏感参数的推挽变压器优化依据.最后为了降低功率管的能耗,提出了根据最优的功率管负载曲线设计变压器变比的优化方案.基于优化方法的推挽变压器已在超声波电动机驱动系统中得到了应用.     

变压器漏感参数识别方法研究

变压器漏感参数的识别可以作为变压器故障判别依据,对变压器漏感的准确识别是变压器故障判别的关键。根据回路平衡方程,提出了基于最小二乘法的单相变压器和三相变压器的漏感识别方法。并通过EMTP-ATP仿真和动模实验室的单相变压器试验验证,仿真测得漏感识别相对误差0.2%,试验测得变压器的漏感与铭牌参数计算的漏感值相对误差3.84%。此外,还在变压器不同饱和程度和不同频率下测量了变压器的漏感值。试验结果表明,基于二乘法的变压器漏感参数识别方法能够正确识别变压器的漏感值,变压器的漏感值与其饱和程度和频率无关。     

基于传输线模型的三相变压器直流偏磁仿真分析

建立了一种新的直流偏磁下三相变压器组的传输线模型。模型中,将变压器电路中的微分项离散,并应用Jiles-Atherton铁磁磁滞理论来描述铁芯的饱和以及磁滞效应。涡流损耗用含等值电阻的附加绕组替代,同时考虑绕组铜耗及漏磁等因素,从而使变压器模型得到充分完整的描述。最后利用牛顿-拉夫逊迭代方法,对直流偏磁下的三相变压器组进行了时域仿真计算,仿真结果证明所提出的计算模型能够准确的分析三相变压器组的直流偏磁现象。     

基于磁路特征的三相三柱式变压器励磁参数识别

针对励磁参数在变压器保护中的应用,提出了三相三柱式变压器励磁电感参数的识别方法。根据三相三柱式变压的磁路特征建立了反映主磁通感应压降与励磁电流关系的简化数学模型。对于Y/Y接线的变压器,在求得其主磁通感应压降后,根据所建模型可稳定、准确地求取其在非内部故障情况下的励磁参数,所求参数与内部故障相比特征明确。Δ侧环流不是三相三柱式变压器的励磁电流,在用绕组端电压代替主磁通感应压降后,可直接应用于Y/Δ接线变压器,励磁涌流时仍可准确计算其励磁参数,其特征明确,可与差动保护配合,构建励磁涌流识别判据。通过统一电磁等效电路(unified magnefc equivalent circuit,UMEC)仿真模型验证了该方法的正确性。     

基于磁路特征的三相三柱式变压器数学模型及等效电路

根据三相三柱式变压器的铁芯结构特征,分析了其各电感参数之间的关系,提出了三相三柱式变压器新的数学模型和对应的等效电路。所建模型能够反映三相三柱式变压器的磁路结构特征,与现有的变压器模型相比,更能明确体现三相三柱式变压器各电流分量在感应绕组端电压中所起的作用。其等效电路模型比现有模型简单直观,易于分析和计算。通过与传统的...     

三相三柱变压器暂态仿真

以三相三柱式变压器铁心磁路为基础 ,建立了变压器的暂态模型。分析了模型参数和变压器实验值的关系 ,可利用变压器的实验值及几何参数确定模型参数。该模型可以用于变压器的故障和励磁涌流仿真