[發明專利]一種直流偏磁條件下鐵磁材料的磁滯特性模擬分析系統和方法

有效

• 申請號: 201910471820.1
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110188480B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 趙小軍;徐華偉;崔偉春;苑東偉;王瑞
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 靳雪華

本發明涉及一種直流偏磁條件下鐵磁材料的磁滯特性模擬分析系統和方法，所述方法包括：生成一階回轉曲線，并顯示所述生成的一階回轉曲線；利用生成的一階回轉曲線進行模型參數辨識和磁滯特性模擬分析。本發明僅需極限磁滯回線的實驗數據，所需實驗數據少，避免了復雜的實驗設計和測量工作以及由此造成的低效和誤差，有效提高生成的直流偏磁條件下鐵磁材料一階回轉曲線及Preisach磁滯模型模擬結果的準確性。同時還可以預測高階回轉曲線，使得磁滯特性的模擬分析更加準確和多樣化。

技術領域

本發明屬于鐵磁材料磁滯特性研究領域，尤其涉及一種直流偏磁條件下鐵磁材料的磁滯特性模擬分析系統和方法。

背景技術

磁滯現象是磁性材料固有的重要特征之一，不同磁性材料的磁滯特性主要通過該材料的磁滯回線形狀和影響參數來表現。而磁性材料幾乎存在于所有的電氣設備中，如電力系統中變壓器的鐵心，發電機、電子線路中的電感線圈等，由于在鐵磁材料內部存在磁滯現象和渦流現象，當內部磁場隨時間變化時，便會產生鐵耗，從而影響電氣設備的運行性能。

實際運行中的電力變壓器，由于磁暴以及直流輸電的影響，會發生直流偏磁現象，從而導致變壓器運行性能降低、運行噪聲加大、結構件和箱體的局部過熱，對變壓器的穩定安全運行更為不利。因此，深入分析鐵磁材料在直流偏磁條件下的磁滯特性及損耗特性，有助于直流偏磁問題的研究和解決。

Preisach模型是研究磁性材料磁滯特性、損耗特性的重要數學模型，一階回轉曲線是進行其參數辨識的重要數據，一般通過測量得到。相關的實驗研究表明，與無偏磁條件下鐵磁材料的磁滯特性相比，直流偏磁磁滯回線不再對稱，直流偏磁磁化曲線在一、三象限不對稱且不再通過原點，因此直流偏磁一階回轉曲線也必然與無偏磁一階回轉曲線不同。而在實際應用中，一階回轉曲線的測量工作十分復雜繁瑣，并且測量實驗本身也會對結果造成誤差，因此找到一個利用盡可能少量的實驗數據來獲得準確有效的直流偏磁一階回轉曲線，建立Preisach模型，將使直流偏磁條件下磁滯模擬結果更加準確，對實現Preisach模型的參數辨識十分具有實際意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，提供一種直流偏磁條件下鐵磁材料的磁滯特性模擬分析系統和方法，通過本發明提供的模擬分析系統和方法，能夠利用少量的實驗數據來獲得準確有效的直流偏磁一階回轉曲線，磁滯模擬分析結果更加準確，同時還可以預測高階回轉曲線，使得磁滯特性的模擬分析更加準確和多樣化。

為實現上述目的本發明提供一種直流偏磁條件下鐵磁材料的磁滯特性模擬分析系統，所述系統包括：

生成顯示模塊，用于生成一階回轉曲線，并顯示所述生成的一階回轉曲線；

模擬分析模塊，利用生成的一階回轉曲線進行模型參數辨識和磁滯特性模擬分析。

根據本發明的另一個方面，所述生成顯示模塊包括回轉點確定子模塊，用于確定一階回轉曲線的回轉點位置，得到曲線上任一點處磁場強度，所述一階回轉曲線回轉點位置如下：

所述一階回轉曲線回轉點R對應的極限磁滯回線水平寬度，即磁場強度差值ΔH_rev如下：

ΔH_rev＝H_a(B_R)-H_d(B_R) (1)

其中，H_a(B)為極限磁滯回線上升支磁場強度；H_d(B)為極限磁滯回線下降支磁場強度；H_a(B_R)、H_d(B_R)分別為回轉點R對應的極限磁滯回線上升支和下降支磁場強度；

所述一階回轉曲線回轉點R與正深度飽和點T之間的垂直寬度，即磁感應強度差值ΔB_rev如下：