基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法和装置，先构建变压器的电流方程和电动势方程，然后根据变压器的电流方程和电动势方程确定变压器的等值电路，最终实现变压器从磁路模型到等值电路的转换。本发明专利技术提供的技术方案结合了UMEC法和对偶原理法两者的优点，能够得到的与磁路模型中各磁路分支相对应的单相两绕组变压器/三相三柱式变压器的等值电路，能够直观的表达等值电路的具体拓扑结构，具有很强的可观性；且本发明专利技术提供的技术方案中单相两绕组变压器相关的磁导、磁导率等计算，特别是三相三柱式变压器相关的磁导、磁导率的计算比较简单，计算量较小，易于操作。

Transformer electromagnetic conversion method and device based on current decomposition and winding equivalence

The invention provides a transformer electromagnetic conversion method and device based on the current decomposition and winding equivalent. First, the current equation and EMF equation of the transformer are constructed. Then the equivalent circuit of the transformer is determined according to the current equation and EMF equation of the transformer, and the transformation of the transformer from the magnetic circuit model to the equivalent circuit is finally realized. . The technical scheme provided by the invention combines the advantages of both the UMEC method and the dual principle method. The equivalent circuit of a single phase two winding transformer / three phase three column transformer which corresponds to the branches of the magnetic road model in the magnetic circuit model can directly express the specific extension structure of the equivalent circuit, and has strong observability. The calculation of magnetic conductance and permeability related to single-phase two winding transformer in the technical scheme provided by the invention, especially the calculation of magnetic conductivity and permeability related to the three-phase three column transformer, is relatively simple, and the calculation is small and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法和装置
本专利技术涉及变压器电磁仿真
，具体涉及一种基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法和装置。
技术介绍
由于变压器的铁芯由导磁材料硅钢片构成，所以其具有磁滞性和饱和性。在分析变压器运行在磁化曲线饱和段问题时，需要建立计及铁芯饱和的电路模型和磁路模型，并对电路模型和磁路模型进行仿真。在建立电路模型时，铁芯不能单纯的用线性电感等效励磁支路，因为变压器在磁通饱和时，端口电压和励磁电流呈非线性关系，等效得到的励磁支路电感也要呈非线性。此时建立能准确反应磁路结构的电路模型就显得极为重要。目前关于变压器模型的建模方法有两大类：1)通过解析法构建电路模型，2)采用有限元方法构建变压器模型。有限元方法通过搭建变压器的物理模型进行电磁场各量的计算，所以在精确模拟变压器的结构和磁化特性的同时，有限元方法的计算量很大，且计算时间很长，占用的内存很大。在只进行电磁场的计算时，解析法明显比有限元法有优势，因为解析法跟物理结构无关，只需进行各个电磁量关系的计算，所涉及的变量更少，所以用解析法建立电磁模型进行仿真更优。建立基于解析法的电磁模型的主要关键点在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，包括：构建单相两绕组变压器的电流方程和电动势方程；根据单相两绕组变压器的电流方程和电动势方程确定单相两绕组变压器的等值电路；所述单相两绕组变压器的等值电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4和电感L5；所述电感L2和电感L5串联形成L2‑L5支路，所述L2‑L5支路与电感L3并联形成(L2‑L5)//L3支路，所述(L2‑L5)//L3支路与电感L4串联后再与电感L1并联。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，包括：构建单相两绕组变压器的电流方程和电动势方程；根据单相两绕组变压器的电流方程和电动势方程确定单相两绕组变压器的等值电路；所述单相两绕组变压器的等值电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4和电感L5；所述电感L2和电感L5串联形成L2-L5支路，所述L2-L5支路与电感L3并联形成(L2-L5)//L3支路，所述(L2-L5)//L3支路与电感L4串联后再与电感L1并联。2.根据权利要求1所述的基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，所述单相两绕组变压器的电流方程如下式：其中，φ1表示单相两绕组变压器中第一芯柱的磁通，φ2表示单相两绕组变压器中第二芯柱的磁通，φ3表示单相两绕组变压器中铁轭的磁通，φ4表示单相两绕组变压器中第一芯柱的漏磁通，φ5表示单相两绕组变压器中第二芯柱的漏磁通；i1表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通等效的绕组电流，i2表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通等效的绕组电流，i3表示单相两绕组变压器中铁轭磁通等效的绕组电流，i4表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通等效的绕组电流，i5表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通等效的绕组电流；iA表示单相两绕组变压器中一次侧绕组的电流，ia′表示单相两绕组变压器中二次侧绕组折算到一次侧绕组的电流；N1表示单相两绕组变压器中一次侧绕组的匝数；满足p1＝p2＝pw，p3＝py，p4＝p5＝pf，pw表示单相两绕组变压器中芯柱磁通的磁导，py表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的磁导，pf表示单相两绕组变压器中漏磁通的磁导，p1表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通的磁导，p2表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通的磁导，p3表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的磁导，p4表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通的磁导，p5表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通的磁导，其中μ1、S1和l1表示单相两绕组变压器中第一芯柱的磁导率、截面积和等效磁路长度，μ2、S2和l2分别表示单相两绕组变压器中第二芯柱的磁导率、截面积和等效磁路长度，μ3、S3和l3分别表示单相两绕组变压器中铁轭的磁导率、截面积和等效磁路长度，μ1、μ2、μ3通过JA磁滞模型确定；Xd表示单相两绕组变压器短路电抗在一次侧绕组的归算值，ω表示电力系统角频率。3.根据权利要求2所述的基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，所述单相两绕组变压器的电动势方程如下式：其中，e1表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通的电动势，e2表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通的电动势，e3表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的电动势，e4表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通的电动势，e5表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通的电动势；且满足φ1＝φ4+φ3，φ3＝φ2+φ5，表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通的变化率。4.根据权利要求3所述的基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，所述单相两绕组变压器的等值电路中电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5分别按下式计算：L1＝N1p1N1L2＝N1p2N1L3＝N1p3N1L4＝N1p4N1L5＝N1p5N1。5.一种基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换装置，其特征在于，包括：第一构建模块，用于构建单相两绕组变压器的电流方程和电动势方程；第一确定模块，用于根据单相两绕组变压器的电流方程和电动势方程确定单相两绕组变压器的等值电路；所述单相两绕组变压器的等值电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4和电感L5；所述电感L2和电感L5串联形成L2-L5支路，所述L2-L5支路与电感L3并联形成(L2-L5)//L3支路，所述(L2-L5)//L3支路与电感L4串联后再与电感L1并联。6.根据权利要求5所述的基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换装置，其特征在于，所述第一构建模块构建如下式的单相两绕组变压器的电流方程：其中，φ1表示单相两绕组变压器中第一芯柱的磁通，φ2表示单相两绕组变压器中第二芯柱的磁通，φ3表示单相两绕组变压器中铁轭的磁通，φ4表示单相两绕组变压器中第一芯柱的漏磁通，φ5表示单相两绕组变压器中第二芯柱的漏磁通；i1表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通等效的绕组电流，i2表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通等效的绕组电流，i3表示单相两绕组变压器中铁轭磁通等效的绕组电流，i4表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通等效的绕组电流，i5表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通等效的绕组电流；iA表示单相两绕组变压器中一次侧绕组的电流，ia′表示单相两绕组变压器中二次侧绕组折算到一次侧绕组的电流；N1表示单相两绕组变压器中一次侧绕组的匝数；满足p1＝p2＝pw，p3＝py，p4＝p5＝pf，pw表示单相两绕组变压器中芯柱磁通的磁导，py表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的磁导，pf表示单相两绕组变压器中漏磁通的磁导，p1表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通的磁导，p2表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通的磁导，p3表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的磁导，p4表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通的磁导，p5表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通的磁导，其中μ1、S1和l1表示单相两绕组变压器中第一芯柱的磁导率、截面积和等效磁路长度，μ2、S2和l2分别表示单相两绕组变压器中第二芯柱的磁导率、截面积和等效磁路长度，μ3、S3和l3分别表示单相两绕组变压器中铁轭的磁导率、截面积和等效磁路长度，μ1、μ2、μ3通过JA磁滞模型确定；Xd表示单相两绕组变压器短路电抗在一次侧绕组的归算值，ω表示电力系统角频率。7.根据权利要求6所述的基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换装置，其特征在于，所述第一构建模块构建如下式的单相两绕组变压器的电动势方程：其中，e1表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通的电动势，e2表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通的电动势，e3表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的电动势，e4表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通的电动势，e5表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通的电动势；且满足φ1＝φ4+φ3，φ3＝φ2+φ5，表示单相两绕组变压器中第一芯柱磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中第二芯柱磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中铁轭磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中第一芯柱漏磁通的变化率，表示单相两绕组变压器中第二芯柱漏磁通的变化率。8.根据权利要求7所述的基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，所述第一确定模块确定如下式的单相两绕组变压器的等值电路中电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5：L1＝N1p1N1L2＝N1p2N1L3＝N1p3N1L4＝N1p4N1L5＝N1p5N1。9.一种基于电流分解和绕组等效的变压器电磁转换方法，其特征在于，包括：构建三相三柱式变压器的电流方程和电动势方程；根据三相三柱式变压器的电流方程和电动势方程确定三相三柱式变压器的等值电路；所述三相三柱式变压器的等值电路包括电感L6、电感L7、电感L8、电感L9和电感L10；所述电感L8和L10并联形成L8//L10支路，所述L8//L10支路与电感L7串联形成(L8//L...

【专利技术属性】
技术研发人员：张也，王冬青，曹楠，刘振富，陈翔宇，郭文明，李广，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，南瑞集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11