[发明专利]一种基于频变特性的变压器谐波损耗计算方法

权利要求书

1.一种基于频变特性的变压器谐波损耗计算方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)非线性负载条件下，变压器绕组的直流电阻损耗为

Pdc=Σh=1h=hmax(Ih(1)2Rdc1+Ih(2)2Rdc2)---(1)]]>

其中：P_dc为绕组直流电阻损耗，

R_dc1为变压器原边绕组直流电阻，

R_dc2为变压器副边绕组直流电阻，

I_h(1)为变压器原边绕组各次谐波电流有效值，

I_h(2)为变压器副边绕组各次谐波电流有效值；

2)非线性负载条件下，变压器绕组的其它杂散损耗为

P_OSL＝F_HL-STRP_OSL-R                                        (2)

式中：FHL-STR=Σh=1hmaxIh2h0.8Σh=1hmaxIh2=Σh=1hmax[Ih/I1]2h0.8Σh=1hmax[Ih/I1]2]]>

其中：P_OSL与P_OSL-R分别为非线性负载条件下和额定条件下变压器绕组的其它杂散损耗，

F_HL-STR为变压器绕组其它杂散损耗谐波损耗因数，

I_h为流过变压器绕组的第h次谐波电流有效值，

h为谐波次数，

I₁为流过变压器绕组基波电流有效值；

3)变压器绕组涡流损耗修正系数求取

在准静态磁场环境中，导体Maxwell方程的微分形式为

▿×H=γE▿×E=-μ(∂H/∂t)---(3)]]>

其中：▽为向量微分算子，

H为磁场强度，

E为电场强度，

γ与μ分别为铁磁材料的电导率和磁导率；

若已知导体中心处电磁分布情况，则沿z方向的磁场强度H_z(x)和沿y方向的电场强度E_y(x)可表示为

H·z(x)=H·0ch(Ka)ch(Kx)H·y(x)=KH·0γch(Ka)sh(Kx)---(4)]]>

其中：为导体中心磁场强度，

K为(1+j)k，令k＝(ωμγ/2)^1/2，

a为导体沿x方向的几何尺寸；

电磁波在导体中传播的过程中，电流密度表达式为

J·z=C1e-Kx+C2eKx=-B·0Kμsh(Kx)---(5)]]>

其中：为沿z方向的电流密度，

为导体中心磁场密度，

C₁和C₂为常数；

考虑到导体内涡流非均匀分布特性，变压器绕组涡流损耗修正系数为

KHL=Σh=1hmax[ωhωR]αTTHDh2---(6)]]>

其中：K_HL为修正后绕组涡流损耗系数，

ω_h为第h次谐波角频率，

ω_R为基波角频率，

T_THDh为第h次谐波的谐波畸变率，

α为频变指数；

4)基于频变特性的变压器谐波损耗计算方程式为

PEC=(1+KHL)×PEC-RPLL=Pdc+PEC+POSL---(7)]]>

其中：P_LL为基于频变特性的变压器谐波总损耗，

P_EC-R与P_EC分别为额定条件下和非线性负载条件下变压器绕组的涡流损耗，

K_HL为变压器绕组涡流损耗修正系数，

P_dc为非线性条件下变压器绕组的直流电阻损耗，

P_OSL为非线性条件下变压器绕组的其它杂散损耗。