一种可控磁饱和电抗器建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109145447A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201810964483.5(22)申请日2018.08.23(71)申请人青岛理工大学地址266520山东省青岛市黄岛区嘉陵江路777号(72)发明人马淋淋高颖邱琳欣(74)专利代理机构北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙)11531代理人李宏伟(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种可控磁饱和电抗器建模方法(57)摘要本发明公开了一种可控磁饱和电抗器建模方法，可控磁饱和电控器采用单相四柱式结构，每一相由两个芯柱及两个旁轭构成，而且三相为对称结构，两个分支工作绕组和两个分支控制绕组分别位于不同的芯柱上，通过芯柱以及旁轭各自构成闭合磁路；将铁芯中的全部磁路分为：左、右芯柱磁路；左、右旁柱；旁轭磁路以及中间上下轭磁路；以此建立等效方程。本发明的有益效果是针对可控磁饱和电抗器直交流绕组共同作用情况下磁路和电路的非线性问题，利用分段磁路法，在考虑了铁磁材料的非线性前提下，在ATP-EMTP中建立了可控磁饱和电抗器磁路-电路耦合仿真模型，并将计算结果与实测值进行对比分析，验证了可控磁饱和电抗器仿真模型的正确性。CN109145447ACN109145447A权利要求书1/1页1.一种可控磁饱和电抗器建模方法，其特征在于：可控磁饱和电控器采用单相四柱式结构，每一相由两个芯柱及两个旁轭构成，而且三相为对称结构，两个分支工作绕组和两个分支控制绕组分别位于不同的芯柱上，通过芯柱以及旁轭各自构成闭合磁路；将铁芯中的全部磁路分为：左、右芯柱磁路；左、右旁柱；旁轭磁路以及中间上下轭磁路；主磁通与电流方向符合安培定则，磁场强度方向与主磁通方向相同，各物理量的符号定义为：Nxy为绕组匝数、ixy为电流、uxy为电压、Φxy为绕组漏磁通、Lxy为绕组漏感、rxy为电阻，下标x＝a表示分支绕组位于左侧芯柱，x＝b表示分支绕组位于右侧芯柱；下标y＝c表示为工作绕组，y＝d表示为控制绕组；Φk为磁路主磁通；Hk为磁场强度；lk为等效磁路长度；其中下标k为磁路编号；建立以下电压方程：式(1)、(2)为左、右芯柱分支工作绕组的电压方程、式(3)、(4)为左、右芯柱控制绕组的电压方程,根据磁路基尔霍夫定律得到磁通方程为：Φ1＝Φ3+Φ5(5)Φ4＝Φ2+Φ5(6)回路方程为：H1l1+H3l3＝Naciac+Nadiad(7)H2l2+H4l4＝Nbcibc-Nbdibd(8)H3l3＝H4l4+H5l5(9)除此以外，各分段磁路还应满足与之容量以及长度相对应的磁化曲线，Φk＝fk(Hk)，(k＝1，2，3，4，5)，为准确表述各段磁路的状态，将左右分支工作绕组电流分解为：iac＝i′ac+i″ac(10)ibc＝i′bc+i″bc(11)且满足：H1l1＝Naci′ac+Nadiad(12)H2l2＝Nbci′bc-Nbdibd(13)则根据式(7)、式(8)和式(9)可得：H3l3＝Naci″ac(14)H4l4＝Nbci″bc(15)H5l5＝Naci″ac-Nbci″bc(16)2CN109145447A说明书1/5页一种可控磁饱和电抗器建模方法技术领域[0001]本发明属于电磁学技术领域，涉及一种可控磁饱和电抗器建模方法。背景技术[0002]可控磁饱和电抗器研究的关键技术主要有包括本体结构优化设计、电磁仿真模型的建立、保护配置及控制系统设计等四个主要方面。在以往的研究工作中，针对于可控磁饱和电抗器的本体结构设计以及原理分析、谐波抑制、控制系统设计领域的研究较多，但是对其建模仿真的理论研究相对较少。如今，可控磁饱和电抗器在电力系统中的应用越来越广泛，而国内外通用的电力系统仿真软件中却都没有集成可控磁饱和电抗器的模型，给可控磁饱和电抗器在系统中的应用仿真研究带来了困难。[0003]目前针对可控磁饱和电抗器电磁仿真模型建立的研究领域存在两个主要问题：一是所建立可控磁饱和电抗器的模型均为稳态模型，对于暂态模型研究不足；二是所建仿真模型都无法实现与电力系统仿真模型相结合。导致了无法直接在系统仿真中获得可控磁饱和电抗器的各种工作参数。因此，建立合理且精确的磁路仿真模型，并能够与系统仿真相结合对于可控磁饱和电抗器的研究工作具有非常重要的理论与实际意义。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种可控磁饱和电抗器建模方法，本发明的有益效果是针对可控磁饱和电抗器直交流绕组共同作用情况下磁路和电路的非线性问题，利用分段磁路法，在考虑了铁磁材料的非线性前提下，在ATP-EMTP中建立了可控磁饱和电抗器磁路-电路耦合仿真模型，并将计算结果与实测值进行对比分析，验证