一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法

摘要

本申请提供了一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法，其步骤为，S10，建立变压器的高次传输模型；S20，根据高次传输模型的参数矩阵，得到变压器传递函数；S30，根据变压器传递函数，得到变压器的高次谐振点；S40，建立滤波器模型；S50，将所述高次传输模型与所述滤波器模型进行耦合，得到避免变压器发生高次谐波谐振的结果。本申请中提供的避免变压器发生高次谐波谐振的方法有利于后续电力系统稳定计算分析，并且具有较好的适应性，计算简便快捷，满足实际需求。

说明书

技术领域

本申请涉及电力系统分析技术领域，尤其涉及一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法。

背景技术

在发电系统中、配电系统中以及用电系统中，大量非线性负荷的使用加剧了电力系统谐波与间谐波污染，使得电能质量不能满足用户的要求。各种电力电子设备就是非线性负荷的主力军，如电容器组、电力电子变流器、各种用电设备等。这些设备在提高输电、配电、用电效率的同时也给系统带来了危害，比如电压闪变、大量谐波与间谐波等，造成电能质量下降，严重威胁电力系统的安全与高效运行。

传统的变压器建模方法在分析高次谐波时会导致实测结果与理论分析结果不匹配，这是由于传统变压器建模方法无法反映变压器内部的高次谐振现象。然而，在高次传输模型中，通过分析可知变压器结构、尺寸密切相关的寄生参数会对变压器的电压电流波形、自然谐振频率、传输特性等产生显著影响。这些参数会导致变压器的高次段内出现新的谐振点，而日益增加的高次谐波就有可能造成高次谐波谐振，这对电网的可靠性提出了挑战。如何在此基础上准确有效的分析寄生参数对变压器高次谐振的影响机理，并通过分析高次谐波的传递特性，在此基础上优化变压器的传递特性，目前还缺乏相关研究。

发明内容

本申请提供一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法，建立变压器的高次传输模型，通过电路分析得到模型的Y参数矩阵，并在此基础上得到变压器传递函数；根据变压器的传递函数，得到变压器的高次谐振点；建立滤波器模型，根据电路分析模型的参数矩阵得到传递函数，和变压器谐振点进行匹配，将变压器高次模型与滤波器模型进行耦合，从而避免变压器内部高次谐振，达到对变压器高次传输特性优化的结果；本发明验证了变压器高次传输特性影响机理分析的正确性，通过滤波器对传递函数进行调节，可以有效改善变压器的高次传输特性。

本申请提供了一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法，包括：

S10，建立变压器的高次传输模型；

S20，根据高次传输模型的参数矩阵，得到变压器传递函数；

S30，根据变压器传递函数，得到变压器的高次谐振点；

S40，建立滤波器模型；

S50，将所述高次传输模型与所述滤波器模型进行耦合，得到避免变压器发生高次谐波谐振的结果。

优选的，所述S10中建立变压器的高次传输模型为

所述高次传输模型由磁特性模型和电容模型通过外部端子并联得到，利用电磁场分析的方法获取磁特性模型和电容模型的相关参数，包括：一次绕组电阻R

优选的，所述S20中根据高次传输模型的参数矩阵，得到变压器传递函数为，

通过电路分析得到磁特性模型的Y参数矩阵Y

优选的，所述中变压器高次模型的Y参数矩阵Y

其中，j表示虚数单位，ω表示工作角频率。

优选的，所述S30中根据变压器传递函数，得到变压器的高次谐振点为，

根据S20中的二次侧开路时的电压传输函数H

优选的，所述二次侧开路时的电压传输函数H

二次侧短路时的电流传输函数H

式中i

优选的，所述二次侧为高压绕组时，二次侧开路时的电压传输极值频率f

二次侧短路时的电流传输极值频率f

二次侧开路时的电压传输函数H

所述二次侧为低压绕组时，二次侧开路时的电压传输极值频率f

二次侧短路时的电流传输极值频率f

二次侧开路时的电压传输函数H

优选的，所述S40中的建立滤波器模型，阻波高通滤波器阻抗的公式为，

本申请提供的一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法，通过分析加设滤波器前后得到的整体传输函数，来说明滤波器对变压器高次模型的影响，滤波器可以改变变压器的谐振点，有效改善变压器的高次传输特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法流程图；

图2为本申请提供的一种变压器模型图；

图3为本申请提供的一种阻波高通滤波器内部结构图。

具体实施方式

本申请提供一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法，建立变压器的高次传输模型，通过电路分析得到模型的Y参数矩阵，并在此基础上得到变压器传输函数；根据变压器的谐振点，来研究变压器的传输特性；建立滤波器模型，通过电路分析得到模型的Y参数矩阵，并在此基础上得到整体的传输函数，提高变压器的传输极值频率；本发明验证了变压器高次传输特性影响机理分析的正确性，通过滤波器对传输极值频率进行调节，可以有效改善变压器的高次传输特性。

参见图1，本申请实施例提供了一种避免变压器发生高次谐波谐振的方法，包括：

S10，建立变压器的高次传输模型。

如图2所示，为一种变压器模型图，利用电磁场分析的方法获取磁特性模型和电容模型的相关参数，包括：一次绕组电阻R

在电容模型中，采用三个电容C

S20，根据高次传输模型的参数矩阵，得到变压器传递函数。

通过电路分析得到磁特性模型的Y参数矩阵Y

本发明的变压器模型是由磁特性模型与电容模型通过端子并联得到的，如图1所示。因此将磁特性模型的Y参数矩阵Y

于是变压器模型的Y参数矩阵Y

基于变压器的Y参数矩阵，分析得到二次侧开路时的电压传输函数H

S30，根据变压器传递函数，得到变压器的高次谐振点。

根据S20中的二次侧开路时的电压传输函数H

二次侧为高压绕组时，得到H

二次侧开路时的电压传输函数H

二次侧为低压绕组时，二次侧开路时的电压传输极值频率f

二次侧短路时的电流传输极值频率f

二次侧开路时的电压传输函数H

S40，建立滤波器模型。

建立滤波器模型，阻波高通滤波器阻抗的公式为

图3为建模后的一种阻波高通滤波器内部结构图。

S50，将所述高次传输模型与所述滤波器模型进行耦合，得到避免变压器发生高次谐波谐振的结果。

本发明将滤波器和变压器进行物理耦合，构建整体的传递函数，通过分析传递函数可知，变压器在原有的频段内不再存在谐振点，从而在更大的频带范围内避免了谐振现象。

电压电流传输比在高次传输条件下会受到极大影响，其机理是由于变压器的工作频率接近电压传输极值频率f

领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。