基于瞬态场路耦合模型的变压器直流偏磁计算

利用变压器瞬态场路耦合模型,计算单相变压器的直流偏磁问题。对比在一次侧和二次侧注入直流时变压器的直流偏磁情况,结果说明两种注入方式下交流电流的波形基本相同。分析变压器直流偏磁时交流磁场和电路等效参数的变化,变压器直流偏磁时励磁电流波形畸变,其峰值与各次谐波含量均随直流电流增大而增加;动态电感取决于励磁的饱和程度,其波形在交流励磁的正负半周并不对称,两种运行方式下场路耦合参数受直流影响的变化规律相同。负载运行直流偏磁时动态漏电感波形畸变,外侧一次绕组的漏磁通增大。当直流电流超过一定值时,变压器发生偏磁时的励磁电流峰值与直流电流近似呈线性关系。最后,通过实验验证了瞬态场路耦合方法的准确性和可行性,为变压器直流偏磁计算提供新方法。

变压器直流偏磁瞬态场路耦合计算的稳定性分析

变压器瞬态场路耦合计算存在稳定性、计算效率及精确度的问题。利用瞬态场路耦合方法,结合能量扰动原理计算磁场变化对应的动态电感。根据四阶龙格库塔法求解的高阶收敛性,推导绝对稳定域以判断计算是否收敛,分析时间步长与状态矩阵特征值的关系,定义电感变化函数评价磁场计算精确度。对单相变压器建模和仿真,计算正常运行和直流偏磁时的瞬态磁场和等效电路参数,研究耦合参数在不同励磁饱和程度时的变化规律,结果说明利用动态电感参数可以反映时变的励磁饱和情况。与传统欧拉法和改进欧拉法对比,四阶龙格库塔法具有更高的稳定性和精确性,同时验证了绝对稳定域的正确性。以稳定性为前提,合理选取磁场求解频率可以有效提高计算效率和精确度。通过实验验证了瞬态场路耦合计算的可行性和稳定性分析的可靠性,为实际变压器瞬态场路计算提供新的思路。