[发明专利]一种硅钢片铁芯宽频电路模型的建模方法

摘要

本发明涉及电力电子和电力系统的元件仿真建模领域，具体涉及一种硅钢片铁芯宽频电路模型的建模方法。本方法对每层硅钢片进行合理剖分后，基于等效电路法将铁芯等效为一个梯形电路，此电路可按照一定的规则与外电路相连，从而实现整个系统的分析和计算。本发明根据正常工况下电磁波在铁芯中的透入深度，将铁芯中的每片硅钢片分为3层以确定铁芯电路模型的阶数，计算分层后各层硅钢片的等效涡流电阻Rek和非线性电感Ldk，定义一个无源二端口传递网络，用于将铁芯外电路侧的物理量换算到单硅钢片等效网络侧，最终建立与外电路连接的多铁芯模型。本发明一种硅钢片铁芯宽频电路模型的建模方法采用等效电路法，考虑铁芯内部磁场分布的不均匀性，建立了铁芯的等效电路模型，从而使复杂的电磁场计算转换为简单的电路计算。

主权项

一种硅钢片铁芯宽频电路模型的建模方法，其特征在于：对每层硅钢片进行合理剖分后，由等效电路法确定此电路模型为n阶等效梯形电路，其中n为自然数，由划分每层硅钢片的层数来确定；每阶电路由等效涡流电阻Re和非线性电感Ld组成，此电路可按照一定的规则与外电路相连，从而实现整个系统的分析和计算，具体过程包括以下步骤:步骤一：计算正常工况下电磁波在铁芯中的透入深度，由下面的公式计算：δ=2σωμ]]>式中，δ为透入深度，σ为铁芯硅钢电导率，ω＝2πf为角频率，μ为铁芯硅钢磁导率；步骤二：对铁芯中的每片硅钢片分为n层以确定铁芯电路模型的阶数；步骤三：计算分层后各层硅钢片的等效涡流电阻，记Re1，Re2，……Ren分别为各层的等效涡流电阻，可由以下公式计算等效涡流电阻值：Rek＝2ρw/(lcdk)式中：k＝1,2,3……n，ρ为硅钢片的电阻率，w为硅钢片截面宽度，lc近似为铁芯平均磁路长度，dk(k＝1,2,3……n)为硅钢片划分后各层区域的厚度；步骤四：计算分层后各层硅钢片的非线性电感Ldk；步骤五：建立与外电路连接的多铁芯模型：设电磁装置具有Nc个铁芯，每个铁芯具有NL层硅钢片，铁芯绕组匝数为N，令Nm＝N·NL·Nc，定义一个无源二端口传递网络，用于将铁芯外电路侧的物理量换算到单硅钢片等效网络侧，令铁芯外电路侧为u1，i1，单硅钢片等效电路侧为u2，i2,则该传递网络的约束方程为：u2=1NLNcN·u1=u1Nmi2=N·i1]]>应用该约束方程，可将铁芯外电路侧的电路元件进行换算，换算后即可建立与外电路相连接的铁芯电路模型。