10kV电力变压器非线性宽频建模方法研究

发布时间：2017-09-19 12:02

  本文关键词：10kV电力变压器非线性宽频建模方法研究

  更多相关文章： 电力变压器 非线性 宽频模型 改进的矢量匹配法 电路模型

【摘要】：电力变压器作为整个电网的关键环节一直是电网研究的重点和难点,国内外学者对电力变压器建模的研究也没有终止过。目前建模研究中,很少有一种模型可以仿真电力变压器在各种工况下的响应情况,这是因为变压器在宽频下的响应要同时考虑某些参数的频变特性和非线性特性,这是建模的难点之一。电力变压器非线性宽频模型正是基于该问题提出的,既有重要的理论价值也有一定的实际意义。本文研究了建立变压器非线性宽频模型的方法,并以实验室一台10k V实验变压器为基础,利用研究的方案搭建了其电路仿真模型。首先,在总结前人工作的基础上对主流的建模方法做了汇总,并在此基础上详细分析了变压器在宽频下的电磁现象。其次,从基本的电磁关系出发,推导出宽频模型的建模思路。本文首次采用“扫频法”和“散射参数测量法”相结合的测量方案,得到了线性模块的宽频导纳参数,并利用改进的矢量匹配法拟合,进而用电路综合的方法计算得到线性模块电路元件参数。从电磁场的角度推理得到变压器铁心的频变阻抗表达式,同样采用改进的矢量匹配法进行拟合,并对比现有的铁心阻抗表达式拟合方法,证明了基于改进的矢量匹配法建立的铁心模型可以有效提高拟合准确度,且有更快的收敛速度。在此基础上电路实现后,将变压器的非线性特性以非线性电感的形式加入到实现的频变铁心电路中,完成非线性模块的建模。最后,对实验室一台10k V电力变压器建模,电路模型在Simulink中仿真实现。通过50Hz工况下实验和仿真对比、非线性饱和仿真验证、雷电实验及仿真对比,验证了本文建立的非线性宽频模型的正确性。
【关键词】：电力变压器 非线性 宽频模型 改进的矢量匹配法 电路模型
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景和研究意义9
• 1.2 研究现状9-11
• 1.3 本文研究工作11-13
• 第2章 变压器宽频下的电磁分析13-19
• 2.1 传导电流和位移电流13-14
• 2.2 铁心中的电磁现象分析14-15
• 2.3 变压器中的损耗15-18
• 2.3.1 绕组中的涡流15-16
• 2.3.2 铁心中的涡流16-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 变压器宽频模型的构建方法19-41
• 3.1 整体模型的架构推导19-21
• 3.2 线性模块建模方法研究21-27
• 3.2.1 二端口网络的散射参数22-24
• 3.2.2 矢量匹配法24-25
• 3.2.3 电路实现25-27
• 3.3 非线性模块的建模方法研究27-40
• 3.3.1 铁心阻抗的频变表达式28-29
• 3.3.2 宽频下磁导率的频变29-30
• 3.3.3 模型实现方式探讨30-38
• 3.3.4 铁心模型的非线性化38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 10k V电力变压器模型建立及仿真实验验证41-53
• 4.1 10kV 电力变压器模型的建立41-48
• 4.1.1 扫频法低频段线性参数获取41-44
• 4.1.2 基于散射参数测量法高频线性参数的获取44-46
• 4.1.3 参数拟合及电路实现46-48
• 4.1.4 非线性宽频整体模型的构建48
• 4.2 整体模型的实验和仿真验证48-51
• 4.2.1 50Hz工况下的实验及仿真验证48-49
• 4.2.2 变压器饱和仿真验证49-50
• 4.2.3 雷电实验及仿真验证50-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第5章 结论和展望53-54
• 参考文献54-57
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况57-58
• 致谢58

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本文编号：881513