[发明专利]一种测量和计算变压器π模型饱和励磁曲线的方法

说明书

本发明公开了一种测量和计算变压器π模型饱和励磁曲线的方法，它包括：同时放置于变压器一侧两个独立的电压源：直流电压源和交流电压源作为激励；当变压器在非饱和区工作时，采用电压上的梯形积分获得通量与电流ψ‑i特性曲线；当不饱和时磁芯损耗电阻和磁化曲线的分布通过均等地分担损耗和磁化电流来完成，以描述励磁电感L_m1、L_m2在非饱和区的特性；计算励磁支路饱和电感L_{m1_s}和L_{m2_s}，以此得到整条饱和段的励磁曲线数据；将L_{m1_s}和L_{m2_s}转换为磁链ψ，且饱和电流分配到改进π模型的两个励磁支路上；使饱和励磁曲线测量实验条件更易达到同时测量结果和变压器行为的描述更为准确。

技术领域

本发明属于变压器励磁特性测量技术领域，尤其涉及一种测量和计算变压器π模型饱和励磁曲线的方法。

背景技术

以硅钢片为代表的铁磁材料是变压器铁芯常用的材料，这类材料的磁通密度B和磁场强度H是非线性相关的。在铁芯的励磁曲线上，变压器在额定运行状态下的参数值和铁芯励磁特性等关键信息可被获取，这对更进一步研究变压器提供了巨大的帮助。目前最常见的测量方法是采用标准开路试验得到铁芯不饱和时的励磁曲线在变压器进入深度饱和状态时，试验所需的交流电源功率不易满足要求，从而提高了测量难度。

T、π模型在描述变压器模型时以被广泛应用。T模型和π模型也均能够对变压器进行有效的分析和相关参数的计算。但有两点原因导致π模型更适用于此问题的分析与计算：首先，据最新研究成果表明：在模拟铁芯深度饱和现象时，T型结构的变压器模型容易引发数值振荡，而π型结构较T型结构更加稳定。其次，T模型仅有一条励磁支路，无法反映变压器铁芯饱和后不同绕组暂态特性的差异，而π模型在模拟含有饱和的暂态特性时更精确。

外加电源测量变压器深度饱和相关数据通常有两种方式。第一种方法是使用交直流混合电源使变压器进入深度饱和状态，进而求得铁芯深度饱和电感参数及饱和励磁曲线。另一种方法是使用两个独立的电压源，一个是直流电压源，另一个是交流电压源。直流电压源应产生大电流以使磁芯饱和。两种方法均能灵活调节，且都满足变压器功率要求。

一般情况下，获取变压器一、二次侧的饱和电感值需在其两侧分别测取，操作步骤繁杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种测量和计算变压器π模型饱和励磁曲线的方法，使饱和励磁曲线测量实验条件更易达到同时测量结果和变压器行为的描述更为准确。

本发明的技术方案是：

一种测量和计算变压器π模型饱和励磁曲线的方法，它包括：

步骤1、为了获得变压器π模型的饱和励磁曲线，以同时放置于变压器一侧两个独立的电压源：直流电压源和交流电压源作为激励；

步骤2、当变压器在非饱和区工作时，采用电压上的梯形积分获得通量与电流ψ-i特性曲线；当不饱和时磁芯损耗电阻和磁化曲线的分布通过均等地分担损耗和磁化电流来完成，以描述励磁电感L_m1、L_m2在非饱和区的特性；

步骤3、计算励磁支路饱和电感L_{m1_s}和L_{m2_s}，以此得到整条饱和段的励磁曲线数据；

步骤4、为了完善ψ–i特性曲线，将L_{m1_s}和L_{m2_s}转换为磁链ψ，且饱和电流分配到改进π模型的两个励磁支路上。