一种饱和电抗器等值电路模型的参数获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及参数获取方法，具体涉及一种饱和电抗器等值电路模型的参数获取方 法。
【背景技术】
[0002] 高压直流输电换流阀用饱和电抗器在冲击电压和工频电压的作用下，其磁芯材料 表现出来的电气特性存在明显的不同。当前对饱和电抗器的研究一般都是利用饱和电抗器 的工频特性构建饱和电抗器的等值电路模型，然而送样得到的等值电路模型不能准确模拟 饱和电抗器工作时的电气性能。同时，在实际工况中很难对工作状态下的饱和电抗器的电 气特性进行测量，由于饱和电抗器在冲击放电试验中表现出的电压/电流特性与其工作时 的电气特性基本一致，高压放电试验日益成为检验饱和电抗器是否合格的重要手段。
[0003] 因此，需要提出一种基于冲击放电试验的饱和电抗器等值电路模型的参数获取方 法，从而更为准确的对饱和电抗器的电气性能进行模拟。
【发明内容】
[0004] 为了满足现有技术的需求，本发明提供了一种饱和电抗器等值电路模型的参数获 取方法，所述模型包括串联的非线性电感L。。,。、空必电感Luf和线圈直流电阻R。。；所述非线 性电感L。。。的两端并联有非线性电阻R。；所述方法用电桥直接对饱和电抗器线圈测量得到 所述线圈直流电阻R。。，所述方法包括：
[0005] 步骤1 ;用受控电流源等效法计算所述非线性电感；
[000引步骤2 ;用冲击放电试验计算所述非线性电阻Re ;
[0007] 步骤3 ;用线性电感等效法计算所述空必电感Luf。
[0008] 优选的，所述步骤1包括：
[0009] 步骤1-1 ;依据所述饱和电抗器中磁性材料的磁化曲线，构建磁感应强度B和磁场 强度H的单调增函数B = B化）；
[0010] 步骤1-2 ;依据磁路方程和所述单调增函数，获取伏砂数-励磁电流曲线L = Il(V);
[00川所述磁路方程包括
和￥ = NBS ;其中，所述M化为 有效磁路长度、Ig为气隙长度、N为线圈面数、U。为空气的磁导率，S为铁芯的截面积；
[0012] 步骤1-3 ;用受控电流源U等效所述非线性电感L。。,。，依据所述伏砂数-励磁电流 曲线I, = 1,(￥)对所述受控电流源进行微分运算，得到所述非线性电感-
[0013] 优选的，所述步骤2包括：
[0014] 步骤2-1 ;用受控电流源U替代所述模型中的非线性电感L。。,。后对所述模型进行 冲击放电试验；冲击电容器充电后，在0时刻对饱和电抗器放电，用电流传感器和电压传感 器分别记录饱和电抗器两端的电流波形和电压波形；
[0015] 步骤2-2 ;计算饱和电抗器在所述冲击放电试验中的损耗电流；
[0016] 将所述步骤2-1中电压波形的电压值对时间进行积分运算，计算每个时间点对应 的伏砂数，并W每个时间点对应的所述电流波形中的电流值为横坐标，W伏砂数为纵坐标 构建伏砂数-励磁电流曲线V-L ;
[0017] 将所述步骤2-1的电流波形和所述步骤2-2中的所述伏砂数-励磁电流曲线W-L 进行禪合，计算每个伏砂数V上非线性电阻R。的电流Ik,得到所述非线性电阻
[001引步骤2-3 ;依据所述步骤2-2中的非线性电阻R。，构建伏砂数-非线性电阻曲线 ￥-Re;用指数函数拟合所述伏砂数-非线性电阻曲线￥-Re，得到非线性电阻Re(W)= Ae±Bw ;
[0019] 其中，所述A和B均为常数；
[0020] 优选的，所述步骤3包括：
[0021] 步骤3-1 ;用所述步骤2中饱和电抗器两端的电压波形在线性饱和区时的电压值 和电流值计算到的电感值等效为所述空必电感Lgu的值；所述线性饱和区的开始时间为ti、 电压过零点时间为t2、截止时间为t3 ;
[0022] 步骤3-2 ;计算电压过零点前的电感值为
，计算电压过零点 后的电感值为
；所述、i和分别为所述步骤2中饱和电抗器两端 的电流波形在时间ti、t2和t3处的电流值；
[002引步骤3-3 ;计算所述空必电感
[0024] 优选的，所述线圈直流电阻
其中，所述P为饱和电抗器中线圈材料的电 阻率、所述1为线圈的长度、所述S为线圈的截面积。
[00巧]与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0026] 1、本发明技术方案中，利用冲击放电试验中获得的电压电流曲线反推饱和电抗器 的电路模型参数，避免了工频条件下饱和电抗器电气性能与实际工况不一致的现象；
[0027] 2、本发明技术方案中，利用积分运算的受控电流源模型替代非线性电感，避免了 在获取非线性电感参数时的微分运算带来的误差，提高了仿真的模型的数学精度；
[002引 3、本发明技术方案中，利用冲击放电试验获得的电压电流波形来提取非线性电阻 参数，方法直观，简便；
[0029] 4、本发明技术方案中，利用冲击放电试验完成饱和电抗器饱和电感的测量，不需 要另行设计试验与试验装置；
[0030] 5、本发明技术方案中，利用冲击放电试验一次性完成饱和电抗器相关电气参数的 测量，测试结果稳定可靠，且可W通过编写相应软件实现测量的自动化。
【附图说明】
[0031] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0032] 图1 ;本发明实施例中饱和电抗器等值电路模型的参数获取方法流程图；
[0033] 图2 ;本发明实施例中饱和电抗器的等值电路模型图；
[0034] 图3 ;本发明实施例中饱和电抗器的伏砂数-励磁电流曲线图；；
[0035] 图4 ;本发明实施例中冲击放电试验原理图；
[0036] 图5 ;本发明实施例中饱和电抗器冲击放电试验电压、电流波形图；
[0037] 图6 ;本发明实施例中饱和电抗器冲击放电试验的等效磁滞回线图；
[003引图7 ;本发明实施例中伏砂数-非线性电阻曲线图；
[0039] 图8 ;图5所示的电压线性饱和区的电压、电流波形图。
【具体实施方式】
[0040] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0041] 本发明提出的一种饱和电抗器等值电路模型的参数获取方法，如图1所示包括：
[0042] 步骤1 ;用受控电流源等效法计算非线性电感；
[004引步骤2 ;用冲击放电试验计算非线性电阻Re ;
[0044] 步骤3 ;用线性电感等效法计算空必电感Luf ;
[004引步骤4 ;视帽线圈直流电阻R。。。
[004引如图2所示，饱和电抗器等值电路模型包括串联的非线性电感L。。。、空必电感L。。 和线圈直流电阻R。。；非线性电感的两端并联有非线性电阻Re。
[0047] (一）计算非线性电感Lc"e;
[0048] 1、非线性电感L。。,。一般通过获取电感两端的电压的方式计算非线性电感L。。,。的 值；
(1)
[0050] 其中，电感L与线圈材料的磁导率U为线性关系，而磁导率U需要对磁化曲线 度H曲线）做微分运算获得。由于实际中的BH曲线的光滑程度并非十分理想，因而通过数 值微分运算获得一个光滑的材料磁导率曲线是非常困难的，如图3所示。
[0051] 2、本实施例中通过用受控电流源等效法计算非线性电感的方法计算电感值；
[0052] (1)依据饱和电抗器中磁性材料的磁化曲线，构建磁感应强度B和磁场强度H的单 调增函数B = B化）；
[005引 似依据磁路方程和上述单调增函数，获取伏砂数-励磁电流曲线L = L(￥)或 记为￥-L;磁路方程为
(2)
[005引其中，M化为有效磁路长度、Ig为气隙长度、N为线圈面数、U。为空气的磁导率；
[0056] 伏砂数￥与磁感应强度B的关系为：
[0057] ￥ = N ? S ? B (3)
[0