[發明專利]基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法

有效

• 申請號: 202110398284.4
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113255285B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 辛清明;傅闖;趙曉斌;李歡;雷園園
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G06F30/398
• 分類號: G06F30/398
• 代理公司: 成都正德明志知識產權代理有限公司 51360
• 代理人: 張小娟

1.基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用JA模型建立模擬變壓器勵磁支路的非線性電感；

S2、根據單相四柱式變壓器的勵磁方式與磁通分布的特點，利用不可變磁阻代表變壓器漏磁通，非線性磁阻代表勵磁支路磁通，建立單相四柱式變壓器的磁路等值模型；

S3、考慮繞組-繞組、繞組-心柱之間的漏磁通，使用不可變電感代表變壓器漏感，使用不可變電阻代表相應的損耗，使用所述非線性電感代表勵磁支路，使用電流源代表勵磁磁動勢，使用理想變壓器代表變比，并在高低壓側增加使用電阻代表的繞組損耗，并根據電磁對偶定律將所述磁路等值模型轉換為電路模型；

S4、根據所述電路模型，利用退火算法對JA模型的參數進行識別，將識別的參數輸入至所述非線性電感中，得到單相四柱式變壓器模型；

S5、對所述單相四柱式變壓器模型進行直流偏磁下的仿真，并將仿真結果與等比縮小的實際變壓器的直流偏磁實驗結果進行對比，驗證單相四柱式變壓器模型的準確度，完成對單相四柱式變壓器的建模。

2.根據權利要求1所述的基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法，其特征在于，所述步驟S1包括以下步驟：

S101、利用電壓表測量電感兩端電壓U，由電壓積分得到磁感應強度B；

S102、計算得到JA模型中磁化強度M對磁場強度H的微分方程式：

δ＝sign(dM/dH)

式中，M_s、α、k、c均表示JA模型的參數，M_an表示無磁滯磁化強度，M_irr表示不可逆磁化強度，H_e表示有效磁場強度，δ表示磁化方向；

S103、根據所述磁化強度M對磁場強度H的微分方程式得到磁化強度M對磁感應強度B的微分方程：

式中，μ表示磁導率；

S104、根據所述磁化強度M對磁感應強度B的微分方程，得到磁化強度M和磁場強度H；

S105、根據所述磁場強度H，計算得到電流I，完成對模擬變壓器勵磁支路的非線性電感的建立；

所述電流I的表達式如立；

Hl＝NI

式中，l表示磁路長度，N表示繞組匝數。

3.根據權利要求1所述的基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法，其特征在于，所述步驟S2中單相四柱式變壓器采用兩心柱勵磁，所述兩心柱勵磁分別各繞有高壓繞阻和低壓繞阻，所述單相四柱式變壓器容量由兩個心柱的容量共同提供，且由兩旁柱提供磁通路徑。

4.根據權利要求1所述的基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下步驟：

S301、考慮繞組-繞組、繞組-心柱之間的漏磁通，使用不可變磁阻代表變壓器漏磁通，使用非線性磁阻代表勵磁支路磁通，建立磁路等值模型：

S302、使用不可變電感代表變壓器漏感，不可變電阻代表相應的損耗，并根據所述磁路等值模型，利用Maxwell電磁仿真軟件進行漏磁通的仿真計算；

S303、使用所述非線性電感代表勵磁支路電感，使用理想變壓器代表變比，在高低壓側增加使用電阻代表的繞組損耗，根據漏磁通的仿真計算結果，利用電磁對偶定律將磁路模型轉換為電路模型。

5.根據權利要求4所述的基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法，其特征在于，所述步驟S303中電磁對偶定律的使用方法為：將磁動勢轉換為電流源、將磁阻轉換為電感，同時使磁阻的并聯關系對應電感的串聯關系，從而將磁路模型轉換為電路模型。

6.根據權利要求5所述的基于JA模型與對偶原理的單相四柱式變壓器的建模方法，其特征在于，所述磁動勢轉換為電流源的表達式如下：

F＝N·I＝φ·R_m

式中，F表示磁動勢，Ф表示磁通，R_m表示磁阻，N表示繞組匝數，I表示電流，S表示鐵芯截面積，μ表示磁導率。