电力变压器直流偏磁问题的研究毕业论文(编辑修改稿)

电力变压器直流偏磁问题的研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

12RR 、 39。 12XX[15]。 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 11 R 1 L 1L mR mL 2 39。 R 2 39。 图 单相变压器等值电路 Fig. Equivalent circuit in singlephase transformer 利用以下的公式计算各个量的标幺值。 由于电感的标幺值与电抗的标幺值相等，只需计算电抗标幺值即可。 **kkkkUZUI （ 31） ****kkk knPPR IS （ 32） ** 2 * 2( ) ( )k k kX Z R （ 33） ***122kRRR （ 34） ** * * *1 2 1 22kXL L X X    （ 35） 通过以上公式（ 31） （ 34）即可得到 **12LL、 ， **12RR、。 下面计算 **mmRL、。 2* n11 nURR S  （ 36） 2* n11 nUXX S  （ 37） * n00 3 nSII U  （ 38） 222 2 2 2 0 03m m m m nHHm m m mX R X R URXR X R X I              （ 39） 22 000223 3 0mHmmmIXI R R PRX   （ 310） 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 12 通过求解方程（ 39）、（ 310）组成的方程组可以得到 m,mRL。 在标幺化成标幺值即可得到 **m,mRL。 *2nnmm RR US  （ 311） **2nnmmm XLX US  （ 312） 根据仿真用单相变压器的参数（附录 A 表 1），利用 MATLAB 语言将公式（ 31）（ 38）、（ 311）、（ 312）进行编写。 利用 fsolve 函数求解方程（ 39）、（ 310）。 得到单相变压器仿真模型应选用的参数为： 额定容量： 150MVA 绕组 1 参数： 1 500 / 3U kV 1 . .R pu 1 . .L pu 绕组 2 参数： 2 230 / 3U kV 2 . .R pu 2 . .L pu 铁芯损耗： 5000 . .mR pu 铁芯的非线性通过分断线性化的磁化曲线模拟 [16]，选用大型 变压器经常使用的日本产硅钢片 30RGH120 作为模拟用铁芯材料。 铁芯材料的 BH 曲线数据见附录 A 中表 2，将 BH 曲线数据进行标幺化处理，得到以标幺值表示的 i 曲线，作为模拟铁芯非线性参数输入 simulink 变压器模型中，并选择 simulate hysteresis 选项，模拟考虑磁滞 回线时的工作情况。 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 13 . 单相变压器过励磁状况下励磁电流的仿真与分析 按附录 B 中 图 1 搭建仿真模型。 其中， AC 交流电源中，电压初相角取 90 ，这样在不考虑铁芯剩磁的情况下，能够躲过励磁涌流，仿真能够很快进入稳态。 PowerGui模块中，设置 configure parameters 中的 Simulation type 为 Discrete。 选择离散的仿真方式既能够加快仿真速度，又能使得 到的磁滞回线更加平滑 [17]。 在不加直流电压的情况下，分别在变压器的一次侧施加 .、 .、 .、.、 .、 .、 ，得到单相变压器的励磁电流与磁通波形如下所示 ： (a) U= (a)Waveforms of the exciting current and magic flux when U=. （ b） U= (b)Waveforms of the exciting current and magic flux when U=. 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 14 （ c） U= (c)Waveforms of the exciting current and magic flux when U=. （ d） U= (d)Waveforms of the exciting current and magic flux when U=. （ e） U= (e)Waveforms of the exciting current and magic flux when U=. 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 15 （ f） U= (f)Waveforms of the exciting current and magic flux when U=. 图 不同过励磁工作状态下单相变压器的励磁电流与磁通波形 Fig. Waveforms of the exciting current and magic flux of singlephase transformer in different over excitation conditions 在得到励磁电流波形后，利用 PowerGui 中的 FFT 分析工具对不同过励磁工作状态下励磁电流进行谐波分析，得到如下结果： 表 过励磁工作状态励磁电流谐波分析结果 Table Excitation current harmonic in over excitation conditions 过励磁 倍数（ V） 直流 分量 % 基波 二次 谐波 三次 谐波 四次 谐波 五次 谐波 六次 谐波 七次 谐波 THD% 励磁电流峰值 基波 幅值A 1 100 100 100 100 100 0 100 0 100 0 41 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 16 图 励磁电流各次谐波含量与过励磁倍数的关系 Fig. Each harmonic content in the excitation current in response to overexcitation multiples 图 励磁电流峰值与过励磁倍数的关系 Fig. The peak value in excitation current in response to overexcitation multiples 图 谐波畸变率与过励磁倍数的关系 Fig. The THD of excitation current in response to overexcitation multiples 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 17 分析以上结果得到如下结论： 1. 图 表明，随过励磁电压倍数的增加，励磁电流畸变愈发严重，但波形正负对称。 磁通波形对称，峰值增大，波形没有畸变与偏移。 2. 图 表明，随过励磁电压倍数的增加，各次谐波当中， 5 次等奇次谐波含量丰富， 5 次谐波增大的趋势与基波大致相当，且随过励磁电压倍数的增加幅值增大速率越来越大；偶次谐波含量较低，随过励磁电压倍数的增加幅值变化不大。 3. 图 表明，随过励磁电压倍数的增加，励磁电流峰值增大，且峰值增大速率越来越大， 倍过励磁时，励磁电流峰值以及达到了额定值的 8 倍左右。 4. 图 表明，随过励磁电压倍数的增加，励磁电流总谐波畸变率上升，且上升速率与过励磁倍数大致呈正比趋势。 . 单相变压器直流偏磁状态励磁电流的仿真与分析 按附录 B 中 图 2 搭建仿真模型。 变压器一次侧施加额定交流电压，直流电压分别施加 0V、 、 、 、 、。 得到单相变压器的励磁电流与磁通波形如 下所示 ： （ a） Udc=0V 时励磁电流与磁通波形 (a)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc=0V 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 18 （ b） Udc= 时励磁电流与磁通波形 (b)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc= （ c） Udc= 时励磁电流与磁通波形 (c)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc= （ d） Udc= 时励磁电流与磁通波形 (d)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc= 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 19 （ e） Udc= 时励磁电流与磁通波形 (e)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc= （ f） Udc= 时励磁电流与磁通波形 (f)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc= （ g） Udc= 时励磁电流与磁通波形 (g)Waveforms of the exciting current and magic flux when Udc= 图 不同直流偏磁电压下单相变压器的励磁电流与磁通波形 Fig. Waveforms of the exciting current and magic flux of singlephase transformer in different DC bias conditions 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 20 在得到励磁电流波形后，利用 PowerGui 中的 FFT 分析工具对不同直流偏磁工作状态下励磁电流进 行谐波分析，得到如下结果： 表 直流偏磁工作状况下谐波分析结果 Table Excitation current harmonic in DC bias conditions 直流偏置电压（ V） 直流分量 % 基波 100 100 100 100 100 100 二次谐波 77 三次谐波 39 四次谐波 五次谐波 六次谐波 七次谐波 THD% 励磁电流峰值 257 基波幅值 A 直流分量 A 绕组直流分量 A 图 各次谐波幅值随直流电压变化趋势 Fig. Each harmonic content in the excitation current in response to DC voltages 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 21 图 励磁电流峰值随直流电压的 变化趋势 Fig. The peak value in excitation current in response to DC voltages 图 励磁电流 THD 随直流电压变化趋势 Fig. The THD of excitation current in response to DC voltages 图 励磁电流直流分量与流入绕组直流量比较 Fig. Comparison of DC ponent in the excitation current with DC ponent in winding current during growing of DC voltage 河北工业大学 2020届本科毕业设计说明书 22 分析以上结果可以得到如下结论。