[发明专利]基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法

权利要求书

1.基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用JA模型建立模拟变压器励磁支路的非线性电感；

S2、根据单相四柱式变压器的励磁方式与磁通分布的特点，利用不可变磁阻代表变压器漏磁通，非线性磁阻代表励磁支路磁通，建立单相四柱式变压器的磁路等值模型；

S3、考虑绕组-绕组、绕组-心柱之间的漏磁通，使用不可变电感代表变压器漏感，使用不可变电阻代表相应的损耗，使用所述非线性电感代表励磁支路，使用电流源代表励磁磁动势，使用理想变压器代表变比，并在高低压侧增加使用电阻代表的绕组损耗，并根据电磁对偶定律将所述磁路等值模型转换为电路模型；

S4、根据所述电路模型，利用退火算法对JA模型的参数进行识别，将识别的参数输入至所述非线性电感中，得到单相四柱式变压器模型；

S5、对所述单相四柱式变压器模型进行直流偏磁下的仿真，并将仿真结果与等比缩小的实际变压器的直流偏磁实验结果进行对比，验证单相四柱式变压器模型的准确度，完成对单相四柱式变压器的建模。

2.根据权利要求1所述的基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S101、利用电压表测量电感两端电压U，由电压积分得到磁感应强度B；

S102、计算得到JA模型中磁化强度M对磁场强度H的微分方程式：

δ＝sign(dM/dH)

式中，M_s、α、k、c均表示JA模型的参数，M_an表示无磁滞磁化强度，M_irr表示不可逆磁化强度，H_e表示有效磁场强度，δ表示磁化方向；

S103、根据所述磁化强度M对磁场强度H的微分方程式得到磁化强度M对磁感应强度B的微分方程：

式中，μ表示磁导率；

S104、根据所述磁化强度M对磁感应强度B的微分方程，得到磁化强度M和磁场强度H；

S105、根据所述磁场强度H，计算得到电流I，完成对模拟变压器励磁支路的非线性电感的建立；

所述电流I的表达式如立；

Hl＝NI

式中，l表示磁路长度，N表示绕组匝数。

3.根据权利要求1所述的基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法，其特征在于，所述步骤S2中单相四柱式变压器采用两心柱励磁，所述两心柱励磁分别各绕有高压绕阻和低压绕阻，所述单相四柱式变压器容量由两个心柱的容量共同提供，且由两旁柱提供磁通路径。

4.根据权利要求1所述的基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S301、考虑绕组-绕组、绕组-心柱之间的漏磁通，使用不可变磁阻代表变压器漏磁通，使用非线性磁阻代表励磁支路磁通，建立磁路等值模型：

S302、使用不可变电感代表变压器漏感，不可变电阻代表相应的损耗，并根据所述磁路等值模型，利用Maxwell电磁仿真软件进行漏磁通的仿真计算；

S303、使用所述非线性电感代表励磁支路电感，使用理想变压器代表变比，在高低压侧增加使用电阻代表的绕组损耗，根据漏磁通的仿真计算结果，利用电磁对偶定律将磁路模型转换为电路模型。

5.根据权利要求4所述的基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法，其特征在于，所述步骤S303中电磁对偶定律的使用方法为：将磁动势转换为电流源、将磁阻转换为电感，同时使磁阻的并联关系对应电感的串联关系，从而将磁路模型转换为电路模型。

6.根据权利要求5所述的基于JA模型与对偶原理的单相四柱式变压器的建模方法，其特征在于，所述磁动势转换为电流源的表达式如下：

F＝N·I＝φ·R_m

式中，F表示磁动势，Ф表示磁通，R_m表示磁阻，N表示绕组匝数，I表示电流，S表示铁芯截面积，μ表示磁导率。