[发明专利]一种基于频变特性的变压器谐波损耗计算方法

摘要

本发明是一种基于频变特性的变压器谐波损耗计算方法，其特点是，它包括：非线性负载条件下，变压器绕组的直流电阻损耗；非线性负载条件下，变压器绕组的其它杂散损耗；变压器绕组涡流损耗修正系数求取；基于频变特性的变压器谐波损耗等对变压器进行建模及谐波损耗计算分析。能够充分反应在变压器带有非线性负载条件下损耗计算的准确性，与以往的谐波计算方法相比在分析了绕组模型的频变特性基础上，考虑到各次谐波下绕组的等效非线性参数和谐波损耗叠加计算，对谐波损耗进行修正，适应性较强，具有较高的实际应用价值。

主权项

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。