[发明专利]一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法

权利要求书

1.一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立直流偏磁下变压器的瞬态电路模型和磁路模型，电路模型中，在变压器的一次侧绕组上加直流电压源，并列出含有直流电压的电路方程；磁路模型中，考虑变压器铁心不同的拓扑结构及铁磁材料的磁饱和特性，并将涡流产生的磁动势引入模型，列出磁路方程；

将磁路方程与电路方程进行耦合，得到非线性微分—代数方程组，利用牛顿—拉夫逊方法求解该方程组，确定直流偏磁下不同拓扑结构变压器的瞬态磁场及涡流损耗分布。

2.根据权利要求1所述的一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，建立直流偏磁下变压器的空载等效电路模型，并得出相应的电路方程：

其中，u_j表示交流电压，U₀表示直流电压，r_jp表示绕组电阻，L_jp表示绕组的等效漏磁感，i_jp表示电流，e_jp表示感应电动势，Φ_j表示磁通，p表示一次侧三相绕组。

3.根据权利要求1所述的一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，磁路模型中，基于三相五柱变压器得到的磁路方程为：

其中，j＝1～7，F_a、F_b和F_c为一次侧三相绕组电流产生的磁动势，R_j为铁心柱、磁轭及旁柱磁阻，Φ_j为铁心柱、磁轭及旁柱磁通，R₈为漏磁阻，Φ₈为漏磁通，F_ej为由涡流产生的磁动势；

对于三相三柱或单相三柱变压器，则j＝1～5，R₆为漏磁阻，Φ₆为漏磁通。

4.根据权利要求3所述的一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，用B-H非线性方程表示直流偏磁下变压器铁心铁磁材料的磁饱和特性：

B＝f(H)

其中，B是磁通密度，H是磁场强度。

5.根据权利要求4所述的一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，磁路中的非线性磁阻为：

其中，A是铁心截面积，l是磁路长度。

6.根据权利要求5所述的一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，将R_j代入磁路方程，然后与电路方程联立，得到非线性微分-代数方程组，利用牛顿—拉夫逊方法对其进行迭代求解，得到B、H、Φ的瞬时值。

7.根据权利要求6所述的一种确定变压器直流偏磁瞬态磁场和涡流损耗分布的方法，其特征在于，确定变压器铁心瞬态涡流损耗P_e和Φ之间的关系表达式为：

p_e＝f(Φ)；

求解得到铁心瞬态涡流损耗P_e的分布。