[發明專利]一種計及鐵心磁飽和的牽引變壓器渦流損耗求解方法

有效

• 申請號: 202011532346.8
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112632458B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 周利軍;李沃陽;張陳擎宇
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/18
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 馬尚偉

1.一種計及鐵心磁飽和的牽引變壓器渦流損耗計算方法，其特征在于，鐵心材質為高導磁冷軋晶粒取向硅鋼片，包括以下步驟：

1)經傅里葉分解得到牽引變壓器在磁飽和條件下的勵磁電流表達式：

式中，I₀代表牽引變壓器的勵磁電流，I_n代表勵磁電流經傅里葉分解后的n次諧波分量幅值，n為正整數，ω為角頻率，它滿足：ω＝2πf，f為勵磁頻率，t為時間；

由于實際工況偶次諧波與高次諧波對渦流損耗基本無影響，將勵磁電流化簡為：

I₀＝I₁cosωt+I₃cos3ωt (2)

式中I₁和I₃分別代表勵磁電流經傅里葉分解后的1次和3次諧波分量幅值；

2)根據全電流定律，牽引變壓器磁飽和條件下的磁場強度與其對應的勵磁電流呈正比關系，故類比(2)可將磁場強度表達為：

H_m＝H₁cosωt+H₃cos3ωt (3)

式中，H_m代表牽引變壓器鐵心的平均磁場強度，H₁、H₃分別代表鐵心平均磁場強度經傅里葉分解后的基波分量幅值和三次諧波分量幅值，其中三次諧波幅值H₃≈0.4H₁，由(3)的幅值分解式可近似得到鐵心平均磁場強度經傅里葉分解后的基波分量幅值和三次諧波分量幅值計算式：

H₁＝0.92H_m,H₃＝0.37H_m (4)；

3)分別根據基波、三次諧波條件下的B-H曲線，以及(4)對傅里葉分解后磁場強度的計算結果，得到牽引變壓器磁飽和條件下鐵心內磁通密度B_m的表達式：

B_m＝f₅₀(0.92H_m)+f₁₅₀(0.37H_m) (5)

其中f₅₀(0.92H_m)和f₁₅₀(0.37H_m)分別為基波和三次諧波條件下硅鋼片B-H函數關系決定的磁通密度值；

4)根據式(5)及電磁學對有功功耗的定義得到計及鐵心磁飽和的牽引變壓器平均渦流損耗P_e計算式：

式中σ為牽引變壓器鐵心材質的電導率，d為硅鋼片厚度。