[發明專利]一種磁環RLC電路等效建模方法

有效

• 申請號: 202010839523.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111985178B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 王毅釗;常仲學;豆敏娜;權立;張維;張志華;宋國兵
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種磁環RLC電路等效建模方法，首先測得某種材料磁環阻抗隨頻率變化的規律，得到磁環在各頻點下阻抗幅值和相位，然后采用擬合的方法得到磁環阻抗表達式中各項系數，將磁環各項系數用RLC電路等效，最后將各項得到的等效電路串聯后得到磁環的整體等效電路模型，該模型可反映磁環阻抗隨頻率變化的特征，具有簡單、通用性強的優點。

技術領域

本發明屬于電力元件建模仿真技術領域，具體涉及一種適用于邊界保護仿真分析的磁環RLC電路等效建模方法。

背景技術

磁環阻抗具有頻變特性，在低頻段其阻抗值較小，但在高頻段阻抗值很大，所以可用來抑制高頻干擾，已在電子電路中廣泛應用，此外也有學者將其應用于GIS的特快速暫態過電壓(VFTO)抑制，取得了較好的效果。

但目前針對磁環的建模與仿真方法研究較少，主要的方法是通過一個電阻并聯非線性電感的電路模擬，但對于電阻的取值以及非線性電感的非線性特征描述都比較模糊，為此有必要深入研究磁環的建模仿真方法，為磁環應用于電力系統時的仿真分析奠定基礎。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種適用于邊界保護仿真分析的磁環RLC電路等效建模方法，得到磁環的RLC等效電路，實現磁環的仿真，為磁環的仿真分析奠定基礎。

本發明采用以下技術方案：

一種磁環RLC電路等效建模方法，包括以下步驟：

S1、測量任意尺寸磁環的阻抗頻變特性，得到磁環阻抗Z(s)隨頻率變化的規律，確定不同頻點對應磁環阻抗的幅值和相位特征；

S2、對步驟S1得到的磁環阻抗數據進行擬合得到磁環阻抗Z(s)的特性等效系數，確定最終阻抗表達式的參數；

S3、將擬合的磁環阻抗數據各項等效成RLC電路；

S4、得到各項的等效電路后，將所有電路串聯得到磁環的RLC等效電路模型。

具體的，步驟S2中，磁環阻抗Z(s)的特性等效形式如下：

其中，d和e為實數，r_i為零點，p_i為極點，N為擬合結束，s為拉式算子。

進一步的，參數計算具體為：根據步驟S1中測量得到的磁環阻抗Z(s)隨頻率變化的規律，采用最小二乘的方法得到，對N個極點賦初值；假設第i個極點為定義函數令d和e為實數，r_i為零點，p_i為極點，N為擬合階數；采用所有頻點對應阻抗值，通過最小二乘的方法求解d，e，r_i和最后計算當err＜E_err時求得的d，e和N個零點r_i和極點p_i為最終阻抗表達式的參數，否則繼續迭代直至滿足err＜E_err。

具體的，步驟S3中，將磁環阻抗Z(s)特性等效形式的常數項d等效為一個電阻，R＝d；將磁環阻抗Z(s)特性等效形式的se項等效為一個電感，L＝e；將磁環阻抗Z(s)的特性等效形式中極點為實數的項，等效為電容C和電阻R的并聯，將磁環阻抗Z(s)的特性等效形式中極點為復數的項，等效為電容C、電導G以及電阻R和電感L串聯后三者的并聯電路，

具體的，當需要建立同種材料不同尺寸和個數下磁環的模型時，對步驟S2中得到的阻抗表達式系數進行修正，得到系數后再根據步驟S3重新計算各項等效電路的參數。

進一步的，修正方法為：當不同尺寸和個數下磁環阻抗變為步驟S1中測試磁環的β倍時，對于磁環阻抗Z(s)特性等效形式的常數項d、se項以及有理分式項的零點同時乘以β，極點保持不變。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：