基于动态J-A磁滞模型直流偏磁下的变压器铁损计算

作     者：李阳 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱建国;柳志明

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：直流偏磁 动态J-A磁滞模型 损耗计算 动态电路模型 智能优化算法 

摘      要：随着特高压直流输电技术的发展与应用以及城市轨道交通快速的发展,电力变压器直流偏磁问题日益突出,由此导致电力变压器的性能降低、噪声加剧、损耗增加、局部过热等问题愈发严重。如何准确计算直流偏磁下铁心损耗及其分布是分析变压器运行特征和寻找解决方案的关键基础问题。本文以硅钢材料磁特性测量为数据基础,从磁特性属性模拟出发,进一步进行铁心损耗的计算,主要研究内容如下:(1)将传统J-A磁滞模型、涡流以及异常损耗的瞬态模型相结合,建立了动态J-A磁滞模型,同时将动态J-A模型与有限元分析方法相结合用于对铁心材料的磁特性模拟。(2)在对实验测量数据进行分析之后,提出了基于粒子群算法与遗传算法的混合算法,通过混合算法对动态J-A模型的参数进行辨识,使得动态J-A磁滞模型获得更高的模拟精度。(3)对混合算法的求解结果进行数据分析、拟合获得了不同工作点、偏磁场下的参数修正公式,使得参数辨识工作变得简单高效。(4)基于单片与爱波斯坦方圈测量,对正常工况、偏磁以及谐波干扰下铁心材料的磁特性与损耗进行了求解。铁心材料包括无取向硅钢材料50ww470、取向硅钢材料30JG130与B30P105。对比了求解结果与测量结果,由对比结果可知,本文提出的磁特性模拟与损耗求解方法有着很高的计算精度与广泛的适用性。(5)将动态J-A模型与有限元结合分析方法用于对产品级叠片铁心模型的磁特性模拟,考虑到铁心损耗对电路的影响,建立了动态电路模型,实现了场-路耦合的动态求解。通过正常工况与偏磁工况下的模拟,获得了两种工况下的铁心损耗以及损耗分布,由计算结果与实验结果对比可见,本文所采用的方法能够准确的模拟铁心的磁特性以及求解铁心损耗。本文的研究成果对节能降耗、避免铁心局部过热和提高变压器运行的可靠性具有重要意义,同时能够为电气设备的优化设计以及性能评估提供参考。