電力變壓器直流偏磁問題的研究畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 器仿真模型應選用的參數為：額定容量：150MVA繞組1參數： 繞組2參數： 鐵芯損耗：鐵芯的非線性通過分斷線性化的磁化曲線模擬[16]，選用大型變壓器經常使用的日本產硅鋼片30RGH120作為模擬用鐵芯材料。鐵芯材料的曲線數據見附錄A中表2，將曲線數據進行標幺化處理，得到以標幺值表示的曲線，作為模擬鐵芯非線性參數輸入simulink變壓器模型中，并選擇simulate hysteresis選項，模擬考慮磁滯回線時的工作情況。. 單相變壓器過勵磁狀況下勵磁電流的仿真與分析按附錄B中圖1搭建仿真模型。其中，AC交流電源中，電壓初相角取，這樣在不考慮鐵芯剩磁的情況下，能夠躲過勵磁涌流，仿真能夠很快進入穩態。PowerGui模塊中，設置configure parameters 中的Simulation type為Discrete。選擇離散的仿真方式既能夠加快仿真速度，又能使得到的磁滯回線更加平滑[17]。在不加直流電壓的情況下，.、.、.、.、.、.、得到單相變壓器的勵磁電流與磁通波形如下所示：(a) U=(a)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when U=.（b） U=(b)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when U=.（c） U=(c)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when U=.（d） U=(d)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when U=.（e） U=(e)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when U=.（f） U=(f)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when U=.圖 Fig. Waveforms of the exciting current and magnetic flux of singlephase transformer in different over excitation conditions在得到勵磁電流波形后，利用PowerGui中的FFT分析工具對不同過勵磁工作狀態下勵磁電流進行諧波分析，得到如下結果：表 過勵磁工作狀態勵磁電流諧波分析結果Table Excitation current harmonic in over excitation conditions過勵磁倍數（V）直流分量%基波二次諧波三次諧波四次諧波五次諧波六次諧波七次諧波THD%勵磁電流峰值基波幅值A110010010010010001000100041圖 勵磁電流各次諧波含量與過勵磁倍數的關系Fig. Each harmonic content in the excitation current in response to overexcitation multiples圖 勵磁電流峰值與過勵磁倍數的關系Fig. The peak value in excitation current in response to overexcitation multiples圖 諧波畸變率與過勵磁倍數的關系Fig. The THD of excitation current in response to overexcitation multiples分析以上結果得到如下結論：1. 圖 ，隨過勵磁電壓倍數的增加，勵磁電流畸變愈發嚴重，但波形正負對稱。磁通波形對稱，峰值增大，波形沒有畸變與偏移。2. 圖 ，隨過勵磁電壓倍數的增加，各次諧波當中，5次等奇次諧波含量豐富，5次諧波增大的趨勢與基波大致相當，且隨過勵磁電壓倍數的增加幅值增大速率越來越大；偶次諧波含量較低，隨過勵磁電壓倍數的增加幅值變化不大。3. 圖 ，隨過勵磁電壓倍數的增加，勵磁電流峰值增大，且峰值增大速率越來越大，勵磁電流峰值以及達到了額定值的8倍左右。4. 圖 ，隨過勵磁電壓倍數的增加，勵磁電流總諧波畸變率上升，且上升速率與過勵磁倍數大致呈正比趨勢。. 單相變壓器直流偏磁狀態勵磁電流的仿真與分析按附錄B中圖2搭建仿真模型。變壓器一次側施加額定交流電壓，直流電壓分別施加0V、、。得到單相變壓器的勵磁電流與磁通波形如下所示：（a）Udc=0V時勵磁電流與磁通波形(a)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=0V（b）Udc=(b)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=（c）Udc=(c)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=（d）Udc=(d)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=（e）Udc=(e)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=（f）Udc=(f)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=（g）Udc=(g)Waveforms of the exciting current and magnetic flux when Udc=圖 Fig. Waveforms of the exciting current and magnetic flux of singlephase transformer in different DC bias conditions在得到勵磁電流波形后，利用PowerGui中的FFT分析工具對不同直流偏磁工作狀態下勵磁電流進行諧波分析，得到如下結果：表 Table Excitation current harmonic in DC bias conditions直流偏置電壓（V）直流分量%基波100100100100100100二次諧波77三次諧波39四次諧波五次諧波六次諧波七次諧波THD%勵磁電流峰值257基波幅值A直流分量A繞組直流分量A圖 Fig. Each harmonic content in the excitation current in response to DC voltages圖 Fig. The peak value in excitation current in response to DC voltages圖 Fig. The THD of excitation current in response to DC voltages圖 Fig. Comparison of DC ponent in the excitation current with DC ponent in winding current during growing of DC voltage分析以上結果可以得到如下結論1. 圖 ,當有直流電壓作用在單相變壓器一側時，與直流磁通方向一致的一側，鐵芯嚴重飽和，勵磁電流呈現半周波飽和，正半周波呈現尖頂波形，負半周波保持為正弦波。在外加直流電壓為0時，主磁通的波形為正弦波，當逐漸增大外加的直流電壓時，主磁通波形不發生畸變，只是在交流磁通基礎上疊加了直流磁通，波形整體向正方向偏移。隨直流電壓逐漸增大，勵磁電流峰值隨之有很大的增加，但主磁通的增長逐漸變慢。這是因為鐵芯逐漸進入磁飽和。2. 圖 ，勵磁電流波形中各次諧波含量均很豐富，奇偶次諧波含量均很豐富。隨直流磁勢的增加，各次諧波峰值均有不同程度的增加，二次諧波含量增加最明顯，且二次諧波含量與通入直流量之間近似呈線性關系；直流分量與基波也隨直流磁勢的增加呈直線上升趨勢；三次諧波先較快上升，后趨于不變。3. 圖 ，隨直流電壓的增加，勵磁電流峰值近似與直流電壓成線性增加關系。4. 圖 表明，隨直流電壓的增加，勵磁電流總諧波畸變率THD先上升后下降。這是因為主磁通上逐漸疊加直流磁通時，整體先逐漸接近鐵芯基本磁化曲線拐點，隨后又逐漸遠離基本磁化曲線拐點，導致THD先增后減。在鐵芯嚴重飽和的情況下，變壓器鐵芯的磁導率接