交直流混合模式下变压器电磁特性计算方法研究

发布时间：2017-09-22 11:21

  本文关键词：交直流混合模式下变压器电磁特性计算方法研究

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【摘要】：地磁感应电流和高压直流输电单极运行及大规模电力电子装置的普及应用等情况都会引起电力变压器工作于交直流混合模式。在交直流混合条件下变压器的工作特性会发生显著变化,从而引起一系列内部和外部的异常或故障,造成变压器等设备乃至整个电网的安全稳定问题。本文针对变压器的交直流混合问题应用时域场路耦合模型开展研究。采用基于棱边有限元法的时域场路耦合模型研究电力变压器在交直流混合模式下的电磁特性,该模型以动态电感和时域电流作为关键耦合参数分别反映磁场饱和程度与电路变化过程。通过求解非线性磁场和等效电路模型,为研究交直流混合模式下电力变压器的工作特点提供依据。基于场路耦合模型研究该算法的稳定性,推导绝对稳定域分析计算收敛性,探讨稳定边界对应时间步长与状态矩阵特征值的关系,并定义磁场求解频率衡量计算效率,构造动态电感变化函数来评价磁场计算的精确性。在稳定性分析的基础上,研究时间步长和磁场求解频率对计算精确性和效率的影响,提出了一种基于时域场路耦合模型的自适应变步长算法,并与定步长算法相比较,该方法能够根据变压器非线性励磁的时变性自动修正迭代步长,从而提高计算效率和精确性。搭建变压器交直流混合实验平台,通过量测获取实验数据,并与仿真结果对比,验证了自适应算法的正确性和有效性,为变压器类电磁设备的时域场路计算提供新思路,为进一步开展变压器交直流混合模式下的其它研究奠定基础。
【关键词】：交直流混合模式 电力变压器 时域场路耦合 稳定性 自适应算法
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究方向9-12
• 1.2.1 交直流混合模式的研究现状9-10
• 1.2.2 变压器交直流混合问题研究10-11
• 1.2.3 变压器电磁特性仿真算法的优化研究11-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-14
• 第2章 变压器场—路耦合模型14-22
• 2.1 时域电路模型14-17
• 2.1.1 四阶龙格库塔法原理14-17
• 2.1.2 基于四阶龙格库塔法的时域电流求解方法17
• 2.2 三维磁场模型17-20
• 2.2.1 三维棱边有限元法17-18
• 2.2.2 基于能量平衡有限元法的动态电感计算方法18-20
• 2.3 关键电磁参数与场路耦合的映射关系研究20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 基于场路耦合模型的交直流混合电磁特性模拟22-30
• 3.1 不同有限元方法的磁场计算对比22-25
• 3.2 基于棱边有限元法变压器时域场路耦合模型计算结果分析25-29
• 3.3 本章小结29-30
• 第4章 变压器交直流混合工作特性研究30-38
• 4.1 交直流混合模式下变压器场路耦合模型的稳定性研究30-35
• 4.1.1 场路耦合模型的稳定性边界条件推导30-33
• 4.1.2 步长与绝对稳定域关系的探讨33-35
• 4.2 时域场路耦合算法计算效率与精确性的优化分析35-37
• 4.2.1 场路耦合算法效率与精确性指标35-36
• 4.2.2 场路耦合算法优化方案对比36-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第5章 基于变压器场—路耦合模型自适应算法38-46
• 5.1 变压器时域场路耦合计算自适应变步长算法38-39
• 5.2 时域场路耦合定步长算法与自适应变步长算法的对比分析39-45
• 5.2.1 时域场路耦合定步长算法40-44
• 5.2.2 自适应变步长算法44-45
• 5.3 本章小结45-46
• 结论46-48
• 参考文献48-51
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文51-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 潘超;王梦纯;杨德友;蔡国伟;;变压器三维电磁场有限元计算问题的研究[J];东北电力大学学报;2014年02期

2 潘超;王梦纯;蔡国伟;姜言金;李铁峰;;变压器直流偏磁场路耦合计算中的磁化曲线拟合[J];电力自动化设备;2014年04期

3 刘渝根;冷迪;田资;成文杰;;基于ANSYS Maxwell的750kV自耦变压器直流偏磁仿真[J];高电压技术;2013年01期

4 王泽忠;潘超;周盛;刘连光;;基于棱边有限元的变压器场路耦合瞬态模型[J];电工技术学报;2012年09期

5 郭满生;梅桂华;张喜乐;刘东升;刘艳村;程志光;;直流偏磁条件下单相三柱电力变压器的损耗计算[J];电工技术学报;2010年07期

6 赵小军;李琳;程志光;鲁君伟;焦翠坪;;应用谐波平衡有限元法的变压器直流偏磁现象分析[J];中国电机工程学报;2010年21期

7 赵志刚;刘福贵;张俊杰;刘兰荣;范亚娜;程志光;颜威利;;直流偏磁条件下变压器励磁电流的实验与分析[J];电工技术学报;2010年04期

8 郭健;林鹤云;徐子宏;金承祥;李宁;;单螺旋绕组变压器支路电流的场路耦合计算及分析[J];电工技术学报;2010年04期

9 李泓志;崔翔;卢铁兵;程志光;刘东升;焦翠坪;;变压器直流偏磁的电路-磁路模型[J];中国电机工程学报;2009年27期

10 张涛;周凯;周承鸣;;基于ANSYS的电力变压器三维磁场分析[J];西华大学学报(自然科学版);2008年05期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 董霞;变压器直流偏磁研究[D];山东大学;2013年

2 姚缨英;大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D];沈阳工业大学;2000年

3 王胜辉;大型变压器场路耦合瞬态涡流场及螺旋线圈轴向电流效应研究[D];沈阳工业大学;1999年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王倩;直流输电及磁暴引起的变压器直流偏磁问题的研究[D];华北电力大学（北京）;2006年

2 李新;电力变压器绕组中的涡流损耗及其温度场研究[D];河北工业大学;2005年

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本文编号：900526