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电力变压器仿真模型的设计目录绪论................................... - 6 -一．本课题意义....................................... - 6 -二．本文主要工作..................................... - 7 -三．使用工具介绍..................................... - 7 -第一章变压器的基本原理................. - 8 -§1.1 变压器的工作原理................................. - 8 -§1.2 单相变压器的等效电路........................... - 10 -§1.3 三相变压器的等效电路及连接组问题............... - 11 -第二章变压器仿真的方法简介............ - 13 -§2.1 基于基本励磁曲线的静态模型..................... - 13 -§2.2 基于暂态磁化特性曲线的动态模型................. - 14 -§2.3非线性时域等效电路模型......................... - 15 -§2.4 基于ANN 的变斜率BP 算法 .................... - 16 -第三章单相变压器的仿真................ - 17 -§3. 1 单相变压器仿真的数学模型...................... - 18 -§3.1.1 单相变压器的等效电路分析........................ - 18 -§3.1.2 龙格－库塔法则的介绍............................ - 19 -§3.2 单相变压器仿真的程序流程及功能介绍.............. - 20 -§3.3 单相变压器仿真的实例计算及结果分析.............. - 21 -§3.3.1单相变压器仿真的波形分析........................ - 21 -§3.3.2单相变压器的励磁涌流的分析...................... - 23 -§3.3.3单相变压器励磁涌流的特征........................ - 26 -第四章三相变压器的仿真................ - 26 -§4. 1 三相变压器仿真的数学模型...................... - 27 -§4.1.1仿真的数学依据................................. - 27 -§4・1・1・1三相变压器Yd11连接组模式............. -27 -§4・1・1・2三相变压器Ynd11连接组模式 .......... -29 -§4・1・1・3三相变压器YnyO连接组模式............. -29 -§4・1・1・4三相变压器Yy0连接组模式.............. -30 -§4.1.2 电源电压的描述................................. - 31 -§4.1.3铁心动态磁化过程简述........................... - 31 -§4.1.3.1 极限磁滞回环的数学描述...................... - 31 -§4.1.3.2暂态局部磁滞回环的描述...................... - 32 -§4.1.3.3剩磁的处理.................................. - 34 -§4.2 三相变压器仿真的程序流程及功能介绍.............. - 34 -4.2.1 分段拟和加曲线压缩法方法一（两段修正的反正切函数）4.2.2 分段拟和加曲线压缩法方法二（两段修正的反正切函数加两段34 -直线）................................................ -. 36 -4.3 三相变压器仿真的计算实例及结果分析 ............. - 37 -§4.3.1励磁涌流的仿真.................................. - 37 -§4.3.1.1方法一：用两段修正的反正切函数拟和压缩..... - 37 -§4.3.1.2方法二：用两段修正的反正切函数加两段直线拟和压缩38 -§4.3.1.3两种方法的比较分析......................... - 39 -§4.3.2影响变压器励磁涌流的主要因素及结果分析.......... - 40 -§4.3.2.1剩磁对变压器励磁涌流的影响................. - 40 -§4.3.2.2合闸初相角对变压器励磁涌流的影响........... - 41 -§4.3.3三相变压器励磁涌流的特征....................... - 42 -第五章结论与展望...................... - 44 -参考文献............................... - 45 -附录Matlab 程序....................... - 46 -§1.在Yd11 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序............................................................................................... - 46 -§2.在Ynd11 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序............................................................................................... - 49 -§3.在Yny0 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序 ............................................................................................... - 51 -§4.在Yy0 接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序52 -§5.在Yd11 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 53 -§6.在Ynd11 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环................................................. - 56 -§7.在Yny0 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 57 -§8.在Yy0 接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序............................................. - 58 -摘要随着电力系统的飞速发展，对变压器的保护要求也越来越高。
qiyekejiyufazhan0引言当今世界主要的发电厂依然是火电厂，我国亦然，火电厂占的比重是最大的，因此煤炭资源是发电所需的主要能源。
但是，我国的煤炭主要分布于“雄鸡”背部，而用电区域又主要分布在“雄鸡”的腹部，如果用传统的方法进行西电东送，就会产生巨大的损耗，因此特高压输电的发展是尤为重要的[1]。
输电线路开关的操作会在输电线路及与其连接的设备上产生较高的过电压，如何限制特高压输电线路的操作过电压倍数，是发展特高压电网所要解决的重大问题[2]。
本文基于特高压输电线路的特点，对输电线路简化分析并建模仿真，研究其过电压的大小，为限制过电压的措施提供理论依据。
1合闸过电压理论分析合闸于空载线路是电力系统中常见的一种操作，通常可分为2种情况：一种是正常有计划的合闸，如线路检修后投入运行，根据调度需要对送电线路的合闸操作等[3-4]；另一种是自动重合闸。
用集中参数等值电路暂态的方法分析过电压，并按单相电路进行分相分析，合空线过电压时的集中参数等值电路如图1所示。
空载线路使用T 等值线路代替，R T 、L T 、C T 分别是其等值电阻、电感和电容，u 为电源相电压，R 0和L 0分别为电源的电阻和电感，定性分析时还可以忽略电源电阻和线路电阻的作用，其等值电路可简化为如图2所示的简单振荡回路，其中电感L ＝L 0＋L T /2。
若取合闸瞬间为起点，此时t ＝0，电源电压的表达式如下：u （t ）＝U φcos ωt （1）在正常合闸时，线路上没有残余电荷，初始电压为0，图2的回路方程如下：L di dt＋u c ＝u （t ）（2）【作者简介】闫莎莎，女，硕士，太原工业学院自动化系助教，研究方向：电气工程。
特高压输电线路合闸空载过电压的仿真分析闫莎莎（太原工业学院自动化系，山西太原030008）【摘要】文章以晋南荆特高压线路为研究对象，使用Matlab/Simulink 建立了输电线路等效模型，对合闸过电压进行仿真，并分别分析使用一级合闸电阻、二级合闸电阻、三级合闸电阻和金属氧化物避雷器4种限制措施的限制效果，同时对仿真结果进行对比分析。
基于PSCAD的单相变压器励磁涌流仿真分析张慧;李俊华【摘要】介绍励磁涌流产生的原因及特点,以单相变压器为例,利用PSCAD软件建立具有饱和特性的变压器仿真模型,考虑合闸时间、剩磁等因素对变压器励磁涌流的影响并进行仿真.结合谐波分析将仿真结果与理论研究对比,表明采用的仿真分析简单有效,为变压器励磁涌流的识别与解决提供了基础.【期刊名称】《华北水利水电学院学报》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】3页(P73-75)【关键词】励磁涌流;饱和特性;剩磁;PSCAD;仿真分析【作者】张慧;李俊华【作者单位】郑州供电公司,河南郑州450052;郑州供电公司,河南郑州450052【正文语种】中文变压器是电力系统中极其重要的电气设备，它的安全运行与否，直接关系到电力系统能否连续稳定地工作.在稳态运行时，变压器的励磁电流很小，一般仅为额定电流的2% ～10%，但在空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，对应的励磁电流将急剧增大到稳态值的几十倍，甚至上百倍，此现象称为励磁涌流.现在变压器普遍采用差动保护，但差动保护将因无法区分励磁涌流和内部故障电流而发生误动作［1］.因此，对励磁涌流进行仿真及分析具有重要意义.1 励磁涌流产生的基本原理励磁涌流的大小和铁芯饱和程度、铁芯的剩磁、合闸时电压的相角等因素有关［2－3］.同时，在变压器空载合闸这一瞬变过程中，电流、电压的波形也会发生畸变，产生谐波［4］.笔者以单相变压器为例分析励磁涌流产生的基本原理，假设电源内阻抗为零，且不计合闸回路电阻涌流不衰减.电压与磁通之间的关系为设变压器在t=0时空载合闸，加在变压器上的电压为由磁通不能突变得到空载合闸的铁芯磁通为式中:ω为对应电压Um的磁通幅值，称Φmcos(ωt+α)为稳态磁通，将非同期磁通Φmcosα和剩磁Φr合称为暂态磁通(即非周期分量).当α=0时，铁芯中磁通密度最大可达2Φm+Φr，铁芯饱和程度最为严重.2 仿真分析利用PSCAD软件构建了电源－变压器模型，以单相变压器为例，对变压器空载合闸进行仿真，并对所产生的励磁涌流进行分析，具体模型如图1所示.图1 单相变压器励磁涌流仿真模型2.1 合闸角度对励磁涌流的影响由于励磁涌流的波形随变压器合闸角的不同而改变.在此模型中，变压器通过断路器BRK与电源相连，通过调整断路器的合闸时间来控制合闸角度，从而得到不同合闸角度对励磁涌流的影响.在一周期内选择0°，30°，60°，90°合闸角度进行了仿真分析，仿真结果如图2所示.图2 不同合闸角度对励磁涌流的影响由图2可以看出合闸角度不同对励磁涌流的影响，合闸角在0°～90°变化的过程中: 1)在u为最大值(α=90°)合闸时变压器的励磁电流.如果在合闸瞬间电压正好达到最大值，则磁通的瞬间值恰好为零，即在铁芯里开始就建立了稳态磁通，和稳态时情况一样.此时励磁电流很小，一般不超过额定电流的2% ～10%.在这种情况下，不会产生励磁涌流.2)在u为零(α=0°)合闸时变压器的励磁电流.如果在空载合闸时，恰好在电压瞬时值u=0时接通电路，则铁芯中应该具有磁通－Φm.但是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零.因此，在铁芯中就出现1个非周期分量的磁通，其幅值为Φm.这样在经过半个周期后，铁芯中的磁通就达到2Φm.如果铁芯中的磁通还有剩磁磁通将达到2Φm+Φr.此时变压器的铁芯严重饱和，励磁电流将急剧增大到稳态值的几十倍，即可能达到额定电流的8～10倍.由分析可知，合闸时间决定了励磁涌流是否会产生及其大小.涌流间断角随合闸角度的增大而增大，涌流越严重间断角越小，励磁涌流的大小介于上述2种情况之间.2.2 剩磁对励磁涌流的影响在本次仿真中，用直流电流源来模拟剩磁，电流值可通过Slider元件手动输入，不同电流值与剩磁关系见表1.表1 直流电流与剩磁的关系直流电流值/A 剩磁磁链/p.u.23.7 0.8 17.7 0.7 12.2 0.6改变仿真模型中直流电流的大小，即相应的改变剩磁的大小，在合闸角为0°时进行仿真.仿真结果如图3所示.由图3可以看出，剩磁越大，励磁涌流幅值越大，涌流越严重.另外，经分析可知，其他条件保持不变，合闸初相角α=0°.铁心原始正向剩磁越大，励磁涌流越呈尖顶波，涌流幅值越大，但其间断角、二次谐波含量越小;反之，则相反.3 仿真结果分析当剩磁为零时，不同合闸角时的谐波幅值见表2.当剩磁不为零(α=0°)合闸，剩磁不同时的涌流谐波幅值见表3.图3 合闸角为0°时，剩磁不同时的励磁涌流仿真波形表2 不同合闸角时涌流谐波幅值及二次谐波含量合闸角/(°)基波直流分量二次谐波三次谐波二次谐波含量/% 间断角/(°)0.263 0.1900 0.215 0.164 81.7 180.0 30 0.219 0.1590 0.180 0.141 82.1 183.6 60 0.088 0.0660 0.068 0.058 77.5 209.7 90 0.015 0.0007 0.002 0.002 1.5 0—表3 α=0°合闸，剩磁不同时的涌流谐波幅值及间断角剩磁/Hz 基波直流分量二次谐波三次谐波二次谐波含量/% 间断角/(°)0.0 0.263 0.190 0.215 0.164 81.7 180 0.6 0.350 0.262 0.281 0.203 80.3 162 0.7 0.383 0.291 0.305 0.216 79.6 144 0.8 0.415 0.321 0.328 0.227 79.0 144从以上仿真结果可以看出:1)励磁涌流是否产生及大小与剩磁、合闸时电压相角等因素有关.涌流具有很大峰值，最大可达额定电流的8～10倍.从波形上可以看出0°合闸时，涌流的幅值最大;90°合闸时，励磁电流的幅值最小.考虑剩磁时，随剩磁的增大，涌流幅值有所增加，但增幅不大.2)励磁涌流是衰减的尖顶波，含有相当成分的非周期(直流)分量和高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，涌流波形在最初几个周期内完全偏于时间轴的一侧.当0°≤α＜90°时，直流分量和谐波幅值随合闸角增大而减小;当90°≤α＜180°时，直流分量和谐波幅值随合闸角增大而增大.3)励磁涌流含有显著的二次谐波分量.当0°≤α＜90°时，二次谐波含量随合闸角的增大而减小;当90°≤α＜180°时，二次谐波随合闸角的增大而增大;合闸角α=90°时，二次谐波含量最小，只有1.5%，基本无涌流.4)励磁涌流波形有明显的间断角.0°≤α＜90°时，间断角随合闸角的增大而减小;90°≤α＜180°时，间断角随合闸角的增大而增大;合闸角α=90°时，间断角最小，此时出现对称涌流.同时，互补的合闸角，其对应的间断角相同.考虑剩磁，随剩磁的增大，间断角有所减小，但减小的幅度不大甚至不再减小.5)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快.因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，几十秒后衰减到零.一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些.4 结语随着电力系统的快速发展，变压器电压等级和容量也快速增加，励磁涌流的识别和解决问题越来越受到重视.利用PSCAD软件建立变压器仿真模型，以单相变压器为例，介绍励磁涌流产生的原因及特点，通过分析合闸时间、剩磁等因素对励磁涌流的影响，结合谐波分析，总结了励磁涌流的特点，有助于变压器励磁涌流的识别与解决.在实际应用中，励磁涌流的影响因素很多，有必要加强对变压器励磁涌流的仿真研究，进一步探讨变压器励磁涌流的判别方法.参考文献［1］朱天生.变压器励磁涌流综述［J］.江西电力职业技术学院学报，2007，20(2):35 －37.［2］王雪，王增平，徐岩.电力变压器励磁涌流和故障电流的仿真研究［J］.高压电器，2007，39(6):11 －16.［3］吕俪婷，罗建，黄正炫.电力变压器对称励磁涌流的仿真研究［J］.继电器，2007，35(5):4 －6，12.［4］姜军，王志超.变压器励磁涌流的危害及抑制方法［J］.北华大学学报，2007，8(5):469 －471.。
西南科技大学电气专业方向设计报告设计名称：基于Matlab的变压器仿真建模及特性分析姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：2015年11月3日------2015年11月27日西南科技大学信息工程学院制方向设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析起止日期：2015/11/03～2015/11/27指导教师：方向设计学生日志基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析摘要：通过MATLAB软件中的电力系统模块，建立了分析变压器饱和特性的系统仿真模型。
使用该模型，对考虑磁滞、剩磁影响的饱和特性以及变压器的空载、负载、空载合闸、副边突然短路（负载）进行仿真分析，为分析变压器的特性提供了简单有效的方法。
并能通过分析加深对变压器特性的理解。
关键词：变压器；MA TLAB；特性分析Simulation modeling and analysis of transformer based on MATLABAbstract：Through the power system module of MATLAB software, the system simulation model of the saturation characteristic of transformer is established. Using the model, the simulation analysis was carried out to consider the effect of hysteresis, remanence saturation characteristics and transformer no-load, load, no-load closing, side sudden short circuit (load), provides a simple and effective method for the analysis of transformer properties. And can deepen the understanding of the characteristics of the transformer.Key words：Transformer ；MATLAB ；Characteristic analysis一、设计目的和意义电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器仿真原理
变压器仿真原理是通过建立数学模型和物理模型，利用计算机技术模拟变压器的工作过程,从而对变压器的性能和行为进行预测和分析。
在仿真过程中。
需要建立变压器数学模型和物理模型，包括变压器磁路模型、绕组电阻和电感模型、铁芯损耗模型等。
这些模型能够描述变压器的工作原理和电磁场分布，从而为仿真提供基础。
仿真过程通常采用有限元法或有限差分法等数值方法，对变压器进行三维建模和分析。
这些方法能够对变压器的电磁场分布进行详细模拟和分析，包括磁通密度、磁场强度、电感电阻等参数的计算。
在仿真过程中。
还需要考虑变压器的材料特性、几何尺寸、工作频率等因素对仿真结果的影响。
这些参数的选择和设定需要根据实际情况进行调整和优化。
通过仿真，可以预测和分析变压器的性能和行为，包括变压器的电压比、电流比、效率、温升等参数。
这些参数的预测和分析可以为变压器的设计和优化提供依据。
从而提高变压器的性能和可靠性。
总之。
变压器仿真原理是通过对变压器进行数学建模和物理建模，利用计算机技术模拟变压器的工作过程，从而预测和分析变压器的性能和行为。
这种仿真方法可以为变压器的设计和优化提供重要的技术支持和依据。
电力牵引与电力传动设计报告书题 目：学生姓名：指导教师： 学 院： 专业班级：2014年01 月韶山8型电力机车主变流器的设计及仿真研究目录一、 SS8型电力机车简介 (1)二、SS8型电力机车主电路的介绍 (3)（一）网侧电路 (3)（二）整流调压电路 (5)（三）牵引电路 (7)1. 牵引电动机绕组的联结 (8)2. 电动机支路的电连接 (9)3. 机车的方向控制 (10)4. 库用电路 (11)5. 磁场削弱电路 (11)（四）制动电路 (13)1、制动电路的连接 (14)2、加馈电阻制动的原理 (14)3、故障电路 (16)（五）测量电路 (16)（六）保护电路设计 (17)1、过压保护电路 (17)2、过流保护电路 (19)3、欠压保护电路 (20)三、变流电路的选择及仿真 (20)（一）方案论证 (20)1、单拍式双开口桥式整流调压电路 (21)2、调压开关8级相控无级调压电路 (21)3、不等分三段桥 (22)（二）电路仿真 (22)1、参数设置 (22)2、仿真过程及结果 (24)四、心得体会 (29)五、参考文献 (30)《电力牵引与传动控制》课程设计任务书一、课程设计目的《电力牵引与传动控制》课程设计是电气工程、自动化专业本科生选修的一门专业选修课。
通过电力牵引与传动控制课程的学习，对电力机车有了一个全面的了解。
本课程设计就是为了更深入地全面理解电力牵引主电路、辅助电路及控制电路的工作过程及其传动控制设计方法。
要求同学独立完成课题设计任务，写出课程设计说明书，画出主电路原理图，说明工作原理，并进行相应仿真设计。
希望同学们认真阅读课程设计任务书，认真查阅资料，完成好设计文档，圆满完成本次课程设计。
二、课程设计内容及要求本次课程设计设置以不同电力牵引车型为分组，要求每个人可以自行选取一题作为自己课程设计任务，经指导教师登记确认后方可设计（题目确认后，一般不得变更）。
设计任务、指标内容及要求(1）自行选取一种既有电力机车（如SS8, SS9）或电动车组（如CRH2系列），根据其主要指标和主电路原理图，设计主变流器；(2)器件可以选取SCR或IGBT,对所选器件进行计算验证；(3）当所选取的器件不能满足设计要求时，应该进行均压均流设计（器件串并联）；(4）完成器件阻容保护电路设计；(5）对整个系统进行过流、过压、欠压等保护电路设计；(6）对设计出的电路进行仿真。
第1篇一、实验目的1. 理解变压器的工作原理和基本特性。
2. 掌握变压器仿真软件的使用方法。
3. 通过仿真实验，分析变压器在不同工作条件下的性能变化。
4. 熟悉变压器参数对性能的影响。
二、实验原理变压器是一种利用电磁感应原理，将一种电压转换为另一种电压的电气设备。
其基本原理是：当交流电流通过变压器的初级绕组时，会在铁芯中产生交变磁场，从而在次级绕组中感应出电动势。
变压器的主要参数包括：变比、空载损耗、短路损耗、效率等。
三、实验设备1. 变压器仿真软件（如MATLAB/Simulink、PSPICE等）。
2. 电脑一台。
四、实验步骤1. 打开变压器仿真软件，创建一个新的仿真模型。
2. 根据实验要求，设置变压器的参数，如变比、绕组电阻、漏感等。
3. 添加激励源，设置输入电压和频率。
4. 添加测量仪器，如电压表、电流表、功率表等，用于测量变压器的输出电压、电流和功率。
5. 运行仿真，观察变压器的性能变化。
6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验内容1. 空载实验（1）设置变压器的变比为1:1，绕组电阻为0，漏感为0。
（2）设置输入电压为220V，频率为50Hz。
（3）观察输出电压随时间的变化，记录空载损耗。
2. 短路实验（1）设置变压器的变比为1:1，绕组电阻为0，漏感为0。
（2）设置输入电压为220V，频率为50Hz。
（3）将次级绕组短路，观察输出电流随时间的变化，记录短路损耗。
3. 负载实验（1）设置变压器的变比为1:1，绕组电阻为5Ω，漏感为1mH。
（2）设置输入电压为220V，频率为50Hz。
（3）添加负载电阻，设置负载功率为100W。
（4）观察输出电压、电流和功率随时间的变化，记录变压器的效率。
六、实验结果与分析1. 空载实验通过空载实验，可以得到变压器的空载损耗。
空载损耗主要由铁损耗和励磁损耗组成。
铁损耗与输入电压的平方成正比，励磁损耗与输入电压成正比。
2. 短路实验通过短路实验，可以得到变压器的短路损耗。
