[发明专利]变压器铁心励磁特性的有限元计算方法、装置及终端

说明书

本发明提供一种变压器铁心励磁特性的有限元计算方法、装置及终端。该方法包括：建立变压器的结构模型，对变压器的结构模型进行网格剖分，得到三维有限元磁场模型；基于三维有限元磁场，通过电路计算获得变压器绕组的瞬态电流值和动态电感值，通过磁场计算获得变压器铁心的励磁电流值和磁通密度分布，通过本发明提供的结构模型和有限元计算方法，可以省时高效的反映变压器铁心在不同激励条件下的励磁特性变化。

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器铁心励磁特性的有限元计算方法、装置及终端。

背景技术

随着我国电力网络的不断成长和发展，风能和太阳能等新能源发电形式的分布式电源越来越多的并网运行，大量电力电子器件投入应用，例如，大功率整流器件、变频器、工业电弧炉负载等，这些电力电子器件的大量应用会带来严重的间谐波电能污染，导致电力系统波形越来越复杂。

含铁心绕组类变压器作为电力系统中的重要设备，在含间谐波电压的影响下会发生绕组电流畸变，导致铁心达到过饱和状态从而产生励磁电流畸变，引起损耗增加，还可能会产生噪声问题和振动问题，影响变压器的正常工作。因此，需要进行含间谐波电压激励的频率、含量变化对铁心励磁特性影响分析及计算；

现有技术中，求取励磁特性往往通过多物理场耦合的方式，计算过程复杂、耗时长且准确度不高，尤其是对于不同激励下的励磁情况，往往需要对不同的激励条件分别重新计算。

发明内容

本发明提供一种变压器铁心励磁特性的有限元计算方法、装置及终端，以省时、高效的实现含铁心绕组类变压器励磁特性的计算。

第一方面，本发明提供了一种变压器铁心励磁特性的有限元计算方法，包括：

建立变压器的结构模型；

对变压器的结构模型进行网格剖分，得到三维有限元磁场模型；

基于三维有限元磁场模型，通过电路计算获得变压器绕组的瞬态电流值和动态电感值；

基于三维有限元磁场模型，通过磁场计算获得变压器铁心的励磁电流值和磁通密度分布。

在一种可能的实现方式中，在获得变压器绕组的瞬态电流值和动态电感值，以及，变压器铁心的励磁电流值和磁通密度分布之后，方法还包括；

基于变压器绕组的瞬态电流值和变压器铁心的磁通密度分布，利用变压器电磁耦合特性建立电磁耦合模型；

利用变压器绕组的动态电感值、变压器铁心的励磁电流值为参数进行循环迭代，实现变压器磁场和电路的间接耦合。

在一种可能的实现方式中，建立变压器的结构模型，包括；

获取窗口参数，窗口参数包括铁心窗口高度和铁心窗口宽度；

获取铁心参数，铁心参数包括铁心叠厚、铁心宽度和铁心高度；

获取绕组参数，绕组参数包括绕组匝数和绕组尺寸；

获取电场参数，电场参数包括铁心密度、铁心相对介电常数、铁心电导率、绕组相对介电常数、绕组电导率、空气相对介电常数和空气电导率；

获取磁场参数，磁场参数包括铁心沿轧制方向的B-H磁化曲线、铁心沿垂直轧制方向的B-H磁化曲线、绕组相对磁导率和空气相对磁导率；

基于窗口参数进行结构模型的窗口设置，基于铁心参数进行结构模型的铁心参数设置，基于绕组参数进行结构模型的绕组参数设置，基于电场参数进行结构模型的电场参数设置，基于磁场参数进行结构模型的磁场参数设置，得到变压器的结构模型。

在一种可能的实现方式中，对变压器的结构模型进行网格剖分，包括；