间谐波激励下电工钢磁化特性的测量与计算

摘要

电力系统电能质量问题一直以来都是电力系统的重要研究课题之一。随着特高压直流输电和柔性交流输电技术的应用，风力发电机组的大量建设，冶金、煤炭等工业部门中对电力电子设备的大量使用，电力系统中的间谐波问题越来越被研究者重视。本文在充分研究各间谐波源产生间谐波的机理、产生的间谐波频率和磁材料特性测量方法基础上，对电工钢片和叠片铁心模型在间谐波激励下的磁化特性和损耗特性进行了系统的实验研究，基于改进的磁路-电路耦合模型对电工钢片在间谐波工况下的励磁电流进行了计算分析。 （1）基于《GB/T 3655-2008 用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》，采用高精度功率分析仪和录波仪等设备，搭建了可产生任意间谐波激励的电工钢测量平台。激励中各分量的幅值和频率均可控，为研究提供了基础。基于该平台对不同间谐波激励下电工钢片的磁特性和损耗特性进行了实验研究。应用Prony算法分析了间谐波激励下电工钢片的励磁特性。研究了间谐波频率和幅值对电工钢片励磁和损耗特性的影响规律； （2）为研究间谐波对实际变压器的影响，按实际电力变压器铁心的标准工艺设计并制作了产品级变压器铁心模型，为方便对比研究，铁心模型钢片型号与爱泼斯坦方圈中所用电工钢片相同。实验分析了间谐波工况下铁心模型的磁特性以及损耗特性。并对其与电工钢片在间谐波激励下特性的异同点进行了研究； （3）提出一种计及磁滞影响的单相变压器等效模型，通过将标准爱泼斯坦方圈与叠片铁心模型在工频正弦激励下励磁电流计算结果与实验结果相对比，证明了该计算模型的准确性。相较于现有计算方法，该模型大大提高了计算速度。最后，对标准爱泼斯坦方圈模型在间谐波激励下的励磁电流进行了仿真分析。

目录

第一个书签之前

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2.1 间谐波研究状况

1.2.2 电工钢特性测量研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 间谐波对电工钢片特性影响的实验研究

2.1 实验平台及实验原理

2.1.1 电工钢片性能测量平台的搭建

2.1.2 实验原理

2.2 间谐波作用下电工钢片的励磁特性

2.2.1 Prony算法原理

2.2.2 励磁特性分析

2.3 间谐波激励下电工钢片的磁特性分析

2.3.1 间谐波激励作用下电工钢片的磁滞回线

2.3.2 间谐波激励下电工钢片的磁化曲线

2.4 电工钢片的损耗分析

2.4.1 间谐波频率对损耗特性的影响分析

2.4.2 间谐波幅值对损耗特性的影响分析

2.5 本章小结

第3章 间谐波工况下叠片铁心性能的实验研究

3.1 叠片铁心在间谐波工况下性能的测量方法

3.1.1 叠片铁心的结构与技术参数

3.1.2 实验平台及实验方法

3.2 叠片铁心在间谐波激励下的励磁特性分析

3.2.1 励磁电流波形分析

3.2.2 频谱分析

3.3 间谐波对叠片铁心损耗特性的影响

3.3.1 间谐波频率变化对铁心损耗性能的影响

3.3.2 间谐波幅值变化对铁心损耗性能的影响

3.4 间谐波对叠片铁心磁化特性的影响

3.5 电工钢材料与叠片铁心在间谐波激励下的特性对比

3.6 本章小结

第4章 基于磁路-电路耦合方法的励磁电流分析

4.1 原始磁路-电路耦合模型

4.2 计及磁滞影响的磁路-电路耦合模型

4.3 工频正弦激励下励磁电流计算结果

4.3.1 爱泼斯坦方圈

4.3.2 叠片铁心模型

4.4 间谐波激励下电工钢片励磁电流分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢