第7讲-变压器、互感器的电磁暂态模型资料下载.pdf
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非线性和频变特性非线性和频变特性铁心磁饱和、磁滞效应铁心磁饱和、磁滞效应?
涡流损耗涡流损耗?
电容耦合电容耦合?
铁心和线圈结构的拓扑结构复杂铁心和线圈结构的拓扑结构复杂线圈间存在自感和互感系数、漏磁、线圈的匝间效应和集肤效应线圈间存在自感和互感系数、漏磁、线圈的匝间效应和集肤效应?
暂态模型建模困难,是目前几乎所有流行的暂态仿真软件中最为薄弱的环节暂态模型建模困难,是目前几乎所有流行的暂态仿真软件中最为薄弱的环节?
人们尝试了多种方法进行优化改善人们尝试了多种方法进行优化改善?
本讲力求全面回顾变压器建模的已有方法,讨论变压器暂态仿真的几个典型模型本讲力求全面回顾变压器建模的已有方法,讨论变压器暂态仿真的几个典型模型第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity1变压器的结构1变压器的结构?
变压器铁心形式变压器铁心形式第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity1变压器的结构1变压器的结构?
变压器绕组结构变压器绕组结构同心结构交叉设计夹心设计同心结构交叉设计夹心设计第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity1变压器的结构1变压器的结构?
变压器绕组结构变压器绕组结构两种模型:
两种模型:
端口特性模型:
系统过电压计算传输特性模型:
变压器内部过电压分布及原副边的传递端口特性模型:
变压器内部过电压分布及原副边的传递变压器由铁心和线圈结构组成变压器由铁心和线圈结构组成磁特性传导特性磁特性传导特性第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity2.变压器绕组中的波过程2.变压器绕组中的波过程Z1L0dxU0AC0dxK0/dxiL+diLik+diku+duiCxuikdxxl),(),(22pxUpxUdxd=20020021)(pKLpCLp+=xxBeAepxU+=),(通解通解运算微积形式的微分方程运算微积形式的微分方程第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity2.变压器绕组中的波过程2.变压器绕组中的波过程绕组末端接地时绕组末端接地时lxlUeeeeUpxUllxlxlsh)(sh),(0)()(0=绕组末端开路时绕组末端开路时lxlUeeeeUpxUllxlxlch)(ch),(0)()(0=+=x=0时u=U0,x=l时u=0x=0时u=U0,x=l时0=lxdxdUi第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity起始电位分布起始电位分布0222=xdxud00/KC=xxBeAeu+=绕组末端接地绕组末端接地lxlUush)(sh0=lxlUuch)(ch0=绕组末端开路时绕组末端开路时第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity稳态电位分布和振荡过程稳态电位分布和振荡过程?
绕组末端接地时绕组末端接地时?
绕组末端开路时绕组末端开路时?
各点电位均为各点电位均为U0()lxUu/10=第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity3变压器中低频暂态模型3变压器中低频暂态模型?
可将变压器模型分为独立的两个部分:
线圈和铁心线圈和铁心?
线圈是线性材料构成,铁心材料则是非线性的,且线圈是线性材料构成,铁心材料则是非线性的,且两者均具有频率相关性两者均具有频率相关性?
由于所研究的变压器模型不同,这两个部分一般也有不同的考虑方法由于所研究的变压器模型不同,这两个部分一般也有不同的考虑方法?
例如,铁心在铁磁谐振仿真中非常关键,但在负载和短路计算中则常常被忽略例如,铁心在铁磁谐振仿真中非常关键,但在负载和短路计算中则常常被忽略第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity3变压器中低频暂态模型3变压器中低频暂态模型?
变压器的电磁暂态模型变压器的电磁暂态模型1-采用回路阻抗矩阵或者导纳矩阵描述采用回路阻抗矩阵或者导纳矩阵描述2-对变压器饱和模型和多相模型的理论扩充对变压器饱和模型和多相模型的理论扩充3-基于拓扑学理论的数学方程描述基于拓扑学理论的数学方程描述?
应能准确表达变压器铁心、漏电感、绕组和铁心中的涡流效应、磁饱和、磁滞效应。
端口电容在一些暂态情况下也有着重要的作用应能准确表达变压器铁心、漏电感、绕组和铁心中的涡流效应、磁饱和、磁滞效应。
端口电容在一些暂态情况下也有着重要的作用?
前两种模型在前两种模型在EMTP中都已经实现,但是在铁心结构的模拟中都有着比较大的局限性中都已经实现,但是在铁心结构的模拟中都有着比较大的局限性?
采用参数适当的拓扑学方法可以非常精确地模拟低频暂态情况下各种类型的铁心模型采用参数适当的拓扑学方法可以非常精确地模拟低频暂态情况下各种类型的铁心模型第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity矩阵表示法(BCTRAN模型)矩阵表示法(BCTRAN模型)?
单相多绕组变压器的稳态方程:
V=ZI?
三相变压器三相变压器:
Z的每个元素用的每个元素用33的矩阵表示的矩阵表示?
暂态方程暂态方程+=dtdiLiRvsmmmsmmmsZZZZZZZZZR和和jL分别代表支路阻抗矩阵的实部和虚部分别代表支路阻抗矩阵的实部和虚部01
(2)3sZZZ+=01().3mZZZ=小的励磁电流的存在或这些电流被忽略都将导致回路阻抗矩阵小的励磁电流的存在或这些电流被忽略都将导致回路阻抗矩阵Z可能出现病态情况,以上的计算因此存在一些精度问题可能出现病态情况,以上的计算因此存在一些精度问题11.diLvLRidt=+第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity矩阵表示法(BCTRAN模型)矩阵表示法(BCTRAN模型)?
模型特点模型特点?
线性模型,低于线性模型,低于1kHz范围内模型的精确性可接受范围内模型的精确性可接受?
虽然考虑到了相间耦合和端口特性,但忽略了铁心和绕组拓扑结构的不同虽然考虑到了相间耦合和端口特性,但忽略了铁心和绕组拓扑结构的不同?
在很多暂态研究中,还必须考虑到铁心饱和及磁滞效应在很多暂态研究中,还必须考虑到铁心饱和及磁滞效应?
仿真铁心饱特性方法:
在模型端口外以非线性元件的形式连接附加的激励源在模型端口外以非线性元件的形式连接附加的激励源铁心线圈铁心线圈第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity矩阵表示法(BCTRAN模型)矩阵表示法(BCTRAN模型)?
矩阵矩阵Z的元素可以通过励磁和短路试验得到的元素可以通过励磁和短路试验得到?
忽略励磁损耗时,子矩阵对角元素的虚部可以由正序零序励磁测试得到忽略励磁损耗时,子矩阵对角元素的虚部可以由正序零序励磁测试得到01
(2)3iiiisiiXXX+=01()3iiiimiiXXX=第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity矩阵表示法(BCTRAN模型)矩阵表示法(BCTRAN模型)?
模型的等值计算电路:
两耦合变压器模型的等值计算电路:
两耦合变压器=mkkkkmmkmmmkkmmmkkmkvvLLLLLLLLiidtd1mkmmkkmmmkkmkkmkkmmmkkmmkbvavvLLLLLvLLLLLdtdi+=)()
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模型的等值计算电路模型的等值计算电路)()
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(2)()(ttvttvbtttvbatttittImkkkk+=)(ttIm)(ttIktLLLLLmkmkkmmmkk)(2tLLLLLLmkmmmkkmmmkk)()(2tLLLLLLmmkkmkkmmmkk)()(2第第7讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型讲变压器、旋转电机及互感器的电磁暂态模型CopyrightbyProf.He,JinliangofTsinghuaUniversity饱和特性变压器模型(STC模型)饱和特性变压器模型(STC模型)?
变压器的电磁暂态模型变压器的电磁暂态模型原边回路被处理成无感性耦合的原边回路被处理成无感性耦合的R-L回路,另外的线圈则被认为是一个双绕组变压器回路,另外的线圈则被认为是一个双绕组变压器通过增加零序励磁电感还
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- 关 键 词:
- 变压器 互感器 电磁 模型