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VFTO作用下变压器严格无源电路模型建立方法研究

作　者: 杨彬
导　师: 张重远
学　校: 华北电力大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 黑盒子方法 严格无源性 变压器 电路综合 电磁暂态计算 模式搜索法
分类号: TM743
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
引　用: 1次
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内容摘要


电力系统电磁暂态仿真以及电磁兼容分析都需要建立元件、设备的电磁暂态计算模型。在这些元件、设备中,由于变压器类设备(包括电力变压器、电压传感器和电流传感器等)在暂态电压作用下呈现出非线性与频变效应,它们的电磁暂态建模最为困难。电磁暂态计算程序所提供的变压器模型只能用于工频和中低频(10kHz以下)情况下的稳态和暂态计算,而系统中出现的雷电过电压和气体绝缘变电站内开关操作引起的陡波前过电压的计算频率上限在几MHz甚至几十MHz,这些模型远远不能满足计算要求。因此,有必要建立变压器类设备的高频模型。本文结合国家自然科学基金项目“变压器类设备无源宽频宏模型建立方法研究”(项目编号:50977031)和河北省自然科学基金项目“变压器类设备高频无源电路模型建立方法研究”(项目编号:E2008001243),基于黑盒子方法,提出了一种系统的变压器类设备高频无源电路模型的建立方法。该方法首先将测量得到的设备散射参数转化为导纳参数,为了保证电路模型仿真的稳定性,应用改进的矢量匹配法对导纳参数进行数值逼近;其次,基于电路综合的电路严格无源条件,应用序列二次规划法对于导纳参数有理函数中的留数进行了优化,然后应用福斯特电路综合方法对导纳函数的有理函数进行了π型等效电路综合;在此基础上,再进一步应用模式搜索法对电路的元件进行无源性修正,实现了电路模型的严格无源性,即最终形成的电路模型仅由正值的R、L、C、G等电路元件组成。应用该方法,建立了连续式变压器绕组模型和10kV/0.2kV单相变压器的高频无源电路模型,并通过实测和仿真计算验证了模型建立方法的有效性。该电路模型的建立方法具有简单、有效和通用性强的特点,对于任何变压器类设备,只要获得其多端口网络参数,均可以应用该方法建立其高频无源电路模型。所建模型可用于雷电过电压和VFTO作用下的电磁暂态仿真计算。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题的研究意义  9
  1.2 课题的研究现状  9-11
  1.3 本文研究工作  11-13
第2章 变压器电路模型的黑盒建模方法  13-25
  2.1 散射参数的测量  13-17
    2.1.1 变压器网络参数的常用测量方法  13-14
    2.1.2 散射参数的基础知识  14-15
    2.1.3 散射参数的测量方法  15-17
  2.2 导纳参数的有理函数逼近  17-19
    2.2.1 导纳参数的转化  17
    2.2.2 矢量匹配法  17-19
  2.3 电路综合方法  19-24
    2.3.1 RLCG 电路综合  20-22
    2.3.2 含受控源的RLC 电路综合  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 导纳函数的无源性优化  25-36
  3.1 网络的稳定性与无源性  25-26
  3.2 网络端口无源性实现  26-29
    3.2.1 端口无源条件  26
    3.2.2 端口无源实现  26-29
  3.3 网络严格无源性实现  29-34
    3.3.1 严格无源条件  29-31
    3.3.2 严格无源实现  31-34
  3.4 本章小结  34-36
第4章 电路元件的无源性修正  36-44
  4.1 元件无源性修正方法  36-42
    4.1.1 模式搜索法基本原理  36-38
    4.1.2 模式搜索法计算步骤  38
    4.1.3 模式搜索法的优缺点  38-39
    4.1.4 模式搜索法的参数设置  39-42
  4.2 元件无源性修正实现  42
  4.3 本章小结  42-44
第5章 计算实例  44-57
  5.1 连续式变压器绕组模型的建模与仿真  44-50
    5.1.1 导纳参数逼近  44-45
    5.1.2 无源优化实现  45-46
    5.1.3 元件无源修正  46-50
    5.1.4 计算结果分析  50
  5.2 10kV/0.2kV 单相变压器的建模与仿真  50-56
    5.2.1 导纳参数逼近  50-51
    5.2.2 无源优化实现  51-52
    5.2.3 元件无源修正  52-56
    5.2.4 计算结果分析  56
  5.3 本章小结  56-57
第6章 结论与展望  57-58
参考文献  58-61
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  61-62
致谢  62-63
论文摘要  63-71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的模拟与计算 > 模拟与仿真
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