[发明专利]交直流混合激励下的铁磁材料的异常损耗计算方法

说明书

本发明公开了一种交直流混合激励下的铁磁材料的异常损耗计算方法，包括以下步骤：对铁磁材料施加单频正弦有偏磁的激励时，分离得到相应的异常损耗数值，而后由所述异常损耗数值中提取异常损耗的统计参数；对所述统计参数进行分析，并通过数值拟合得到多次谐波叠加且有直流偏磁时所需的统计参数的函数；根据函数得到异常损耗对应的磁场的改进的表达式；基于场和能量的对应关系，以及改进的表达式得到改进的异常损耗计算模型。其通过获得统计参数的函数形式对异常损耗对应的磁场表达式进行改进，再基于场和能量的对应关系，得到改进的异常损耗计算方法，不仅能够应用于复杂激励下异常损耗的计算，还使得计算结果更为准确。

技术领域

本发明涉及铁磁材料损耗计算技术领域，特别涉及一种交直流混合激励(有谐波和直流偏磁)条件下对铁磁材料在不同工况下的异常损耗的计算方法。

背景技术

铁磁材料因具有高磁导率，易被磁化等优良性能而被广泛应用于电气设备的制造中，硅钢片作为一种常见的铁磁材料，通常经过叠制的方式制成大型电力变压器或者电抗器的铁心。铁磁材料的损耗一般由磁滞损耗，涡流损耗和异常损耗构成，由于异常损耗是由磁畴壁的移动在其附近感应出的微观局部涡流而产生，与动态磁化过程紧密相关，目前难以利用实验手段对其物理机理进行准确测量，因而寻求一种计算异常损耗的方法，对铁磁材料的损耗特性研究很有帮助，具有很强的实际意义。

电气设备在实际运行时的激励通常是工频正弦激励，但是近些年来，随着直流输电技术的进一步发展，电力系统中开始引入直流偏磁，同时，电力电子器件大量应用于电力系统也是未来智能电网的必然趋势，由此带来的谐波的影响不可忽略，因为基于偏磁和谐波这两种因素的影响，铁磁材料的磁通会发生畸变，进而引起铁心剧烈振动，局部过热，严重危害电力系统的安全稳定运行。因此，分析计算铁磁材料在交直流混合条件下异常损耗，可以促进铁磁材料的损耗特性研究，对电气设备的优化设计和运行特性都很有帮助。

国内外学者针对非正弦激励下铁磁材料磁滞及损耗特性开展了大量研究工作，但是相关的研究工作仍然不够深入，存在较多的局限性，目前许多研究只考虑直流偏磁或者谐波的单一激励影响下的情况，而实际运行的电力系统中，电力变压器等设备多工作于偏磁和多谐波的共同激励下，然而，对于复杂工况下铁磁材料的损耗，目前仅对磁滞损耗和涡流损耗有了较为成熟的计算方法，而对于异常损耗的研究计算则仍有不足，因此找到一个合适的方法研究异常损耗，进而完成总损耗的预测是具有很强实际意义的。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种交直流混合激励下的铁磁材料的异常损耗计算方法，通过获得统计参数的函数形式对异常损耗对应的磁场表达式进行改进，再基于场和能量的对应关系，得到改进的异常损耗计算方法，不仅能够应用于复杂激励下异常损耗的计算，还使得计算结果更为准确。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种交直流混合激励下的铁磁材料的异常损耗计算方法，包括以下步骤：

S1、对铁磁材料施加单频正弦有偏磁的激励时，分离得到相应的异常损耗数值，而后由所述异常损耗数值中提取异常损耗的统计参数V₀；

S2、对所述统计参数V₀进行分析，并通过数值拟合得到多次谐波叠加且有直流偏磁时所需的统计参数的函数V₀(B_acm,f_k,H_dc)，即偏磁含量为H_dc，频率为f_k，磁密峰值为B_acm的混合激励下的V₀值；

S3、根据S2得到的函数得到异常损耗对应的磁场的改进的表达式；

S4、基于场和能量的对应关系，以及S3得到的改进的表达式得到改进的异常损耗计算模型。