一种考虑动态磁滞效应的高效稳定时域有限元计算方法

在时域有限元分析中，考虑铁心磁滞特性与损耗等效磁场对磁场分布的反馈作用，对精细化模拟电工装备的暂态电磁特性具有重要意义。针对耦合动态磁滞特性有限元分析中，存在计算时间长、收敛不稳定等问题，该文提出一种基于等效磁阻率的改进固定点迭代策略，并应用于耦合Preisach磁滞模型的时域有限元分析中。首先，鉴于逆Preisach模型易于数值实现且具有较高的计算精度，铁心材料的磁滞行为由逆Preisach模型进行描述，并基于解析一阶回转曲线对模型进行了参数辨识；其次，通过分析动态磁场分量对收敛性的影响，提出基于等效磁阻率的固定点迭代策略，并在有限元迭代过程中引入松弛因子以加强算法的收敛速度与稳定性；最后，以爱泼斯坦方圈为例，计算铁心中的磁场分布特性与瞬时损耗分布特性并进行实验验证。结果表明，该文所提动态磁滞有限元计算方法在具有较高精度的同时具有较好的收敛速度及稳定性。