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中国电机工程学报 2022年第12期42卷 4590-4602页

作者：陈彬秦小彬唐波刘任张建功万妮娜湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 中国电力科学研究院有限公司湖北省武汉市430074 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北省宜昌市443002

在高频、直流偏磁等非标准磁化条件下,电力变压器的铁心损耗显著增加,造成其性能恶化。为实现对高频、直流偏磁下铁磁材料动态磁滞特性与损耗的准确模拟,该文首先在静态j-A模型中引入直流磁密,推导得到适用于描述直流偏磁条件下铁磁材... 详细信息

在高频、直流偏磁等非标准磁化条件下,电力变压器的铁心损耗显著增加,造成其性能恶化。为实现对高频、直流偏磁下铁磁材料动态磁滞特性与损耗的准确模拟,该文首先在静态j-A模型中引入直流磁密,推导得到适用于描述直流偏磁条件下铁磁材料磁滞特性的静态j-A修正模型;然后引入R-L型分数阶导数对高频条件下涡流场及涡流损耗表达式进行改进,考虑涡流与剩余损耗对高频条件下磁化物理机制的影响,建立动态j-A模型;最后引入模拟退火算法,以损耗计算值与实测值之间的均方根误差最小化作为优化算法的目标函数,辨识模型中阻尼系数与分数阶导数阶次的全局最优值。将动态j-A模型模拟的磁滞回线和损耗与实验数据进行对比,结果表明:对高频磁场叠加直流偏磁条件下磁滞回线面积模拟误差绝对值为7.84%,损耗预测的平均绝对误差为7.35%,验证该文所提方法的准确性。

关键词：铁磁材料直流偏磁高频磁化动态j-a磁滞模型分数阶导数

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基于分数阶导数理论的高频变压器铁芯动态j-a磁滞模型

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供用电 2024年第6期41卷 90-96页

作者：罗炜陈煜敏钱海岑宝仪秦小彬陈彬中国南方电网有限责任公司广东广州510630 南方电网数字电网科技(广东)有限公司广东广州510520 深圳市中电电力技术股份有限公司广东深圳518000 三峡新能源平山发电有限公司河北石家庄050400 湖北省输电线路工程技术研究中心湖北宜昌443002

快速、准确地仿真高频变压器铁芯磁性材料在高频下的磁滞特性,对于电工设备能量传输效率的评估及多目标结构优化具有重要的意义。而传统动态j-a磁滞模型在高频段动态磁滞回线的仿真误差较大,且存在损耗计算值高于实测值的问题。首先在... 详细信息

快速、准确地仿真高频变压器铁芯磁性材料在高频下的磁滞特性,对于电工设备能量传输效率的评估及多目标结构优化具有重要的意义。而传统动态j-a磁滞模型在高频段动态磁滞回线的仿真误差较大,且存在损耗计算值高于实测值的问题。首先在损耗统计理论框架内,基于各损耗分量与场分量的等效关系,考虑了高频不均匀磁通密度产生的涡流损耗,推导了传统涡流场及剩余损耗场的解析式。通过引入R-L分数阶导数来修正传统的涡流场,并将修正后的涡流场和剩余损耗场引入到静态j-A磁滞模型,从而构建了一种基于损耗统计理论及分数阶导数理论的新型动态j-a磁滞模型。对2种磁性材料进行了较高频段的动态磁滞回线仿真,并与实测值进行了比较,结果表明所提模型在动态磁滞回线模拟及损耗计算误差均大大降低。

关键词：动态j-a磁滞模型 R-L分数阶导数场分离损耗统计理论高频变压器

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基于动态j-a磁滞模型直流偏磁下的变压器铁损计算

基于动态J-A磁滞模型直流偏磁下的变压器铁损计算

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作者：李阳天津工业大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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考虑频率效应的正弦及直流偏磁条件电工钢磁滞特性模拟及验证

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中国电机工程学报 2021年第23期41卷 8178-8186页

作者：赵志刚马习纹姬俊安省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市红桥区300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津市红桥区300130

为研究频率对正弦及直流偏磁条件磁性材料磁滞特性的影响,该文在静态j-A磁滞模型的基础上,考虑动态损耗对磁滞回线的影响,建立动态j-a磁滞模型,并利用混合优化算法和损耗分离理论提取静态模型参数与动态损耗系数。搭建磁性能测试系统,... 详细信息

为研究频率对正弦及直流偏磁条件磁性材料磁滞特性的影响,该文在静态j-A磁滞模型的基础上,考虑动态损耗对磁滞回线的影响,建立动态j-a磁滞模型,并利用混合优化算法和损耗分离理论提取静态模型参数与动态损耗系数。搭建磁性能测试系统,实验获得不同频率正弦及直流偏磁工况电工钢磁滞特性与损耗特性数据,分析频率对磁滞特性的影响规律。基于该规律提出一种可以考虑静态参数频率效应的磁滞建模方法,并用于模拟不同频率正弦及偏磁工况电工钢磁滞特性。通过与实验数据进行对比,结果表明:相较于传统建模方法,该文所提建模方法的仿真结果与实测磁滞特性数据吻合较好,验证了建模方法的正确性和有效性。

关键词：直流偏磁频率效应动态j-a磁滞模型磁滞特性

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基于j-A理论的直流偏磁条件电工钢磁滞特性研究

基于J-A理论的直流偏磁条件电工钢磁滞特性研究

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作者：姬俊安河北工业大学

学位级别：硕士

直流电流的侵入,使电力变压器处于一种非正常工作状态,对变压器本体产生影响(铁心振动加剧、变压器温升增加进而引起局部过热)。此外,随着运行工况的复杂,一些电磁设备不单受到直流偏磁的干扰,还会伴随着一些高频分量,此时需要综合考量... 详细信息

直流电流的侵入,使电力变压器处于一种非正常工作状态,对变压器本体产生影响(铁心振动加剧、变压器温升增加进而引起局部过热)。此外,随着运行工况的复杂,一些电磁设备不单受到直流偏磁的干扰,还会伴随着一些高频分量,此时需要综合考量高频分量与直流偏磁对铁磁材料磁滞特性的影响。本文主要的研究内容如下:(1)在静态j-A磁滞模型基础上,依据损耗分离理论,考虑磁性材料在交变磁场作用下涡流损耗和异常损耗对磁化过程的影响,推导并建立动态j-a磁滞模型。(2)针对采用单一优化算法提取静态模型参数出现的优化精度低、优化时间长等问题,本文提出一种人工鱼群算法与惯性权重线性递减粒子群算法相结合的混合算法。该混合算法结合了人工鱼群算法前期的全局快速寻优能力和惯性权重线性递减的粒子群算法后期局部快速收敛能力,具有寻优速度快,预测精度高等优点;针对动态损耗系数的求解,本文依据损耗分离的思想,基于麦克斯韦方程和损耗分离理论推导涡流损耗、异常损耗表达式,对动态损耗系数进行求解。(3)搭建了基于爱泼斯坦方圈的正弦磁性能测试平台,对正弦条件下电工钢材料的磁滞特性和损耗特性进行了实验研究。通过分析频率对磁性材料磁滞特性的影响规律,对现有的工频及更高频率动态磁滞建模方法进行合理改进,实现工频及更高频率正弦激励条件下磁滞特性较为准确的模拟,为工频及更高频率偏磁动态磁滞建模方法研究提供理论支持。(4)基于爱泼斯坦方圈与特制直流电源,搭建与实际电力变压器发生直流偏磁时相同的激励方式的直流偏磁实验平台,分别获得电工钢在低频偏磁、工频及更高频率偏磁条件下的磁滞特性和损耗特性;研究动态j-a磁滞模型参数(静态模型参数、动态损耗系数)随磁化频率、偏磁量的变化规律;进而提出一种直流偏磁动态磁滞建模方法,对不同直流偏磁条件下的磁滞回线及磁损耗进行模拟和预测,通过对比仿真数据与实验数据,验证直流偏磁动态磁滞建模方法的有效性。本文的研究成果可为电力变压器磁损耗计算提供理论支持。

关键词：直流偏磁爱泼斯坦方圈磁滞特性损耗特性动态j-a磁滞模型混合算法

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