高频变压器是双有源桥(dual active bridge, DAB)变换器的关键器件,在运行中可能出现直流偏磁,构建具备铁芯非线性表征能力的高频变压器模型,是准确分析直流偏磁及其他涉及铁芯饱和的电磁暂态特性的基础。模型的关键在于准确测量高频变...高频变压器是双有源桥(dual active bridge, DAB)变换器的关键器件,在运行中可能出现直流偏磁,构建具备铁芯非线性表征能力的高频变压器模型,是准确分析直流偏磁及其他涉及铁芯饱和的电磁暂态特性的基础。模型的关键在于准确测量高频变压器的励磁曲线。该文通过开关频率调制使DAB产生等幅值变频方波电压,对中间高频变压器进行变磁链激励,通过端口电压电流测量和计算获得其磁滞回线簇和励磁曲线。该方法不需要新增任何交流激励电源,可在DAB变换器投运时通过开关调制实现高频变压器励磁曲线的测量,解决了高频变压器励磁曲线测量低效率和高成本的难题。以1台高频变压器为对象,对其励磁曲线进行测量并构建电磁暂态模型,搭建DAB测试平台,开展了额定频率过电压和直流偏磁试验及仿真,模型仿真误差均在7%以内,均方误差最大仅0.0027。结果表明:考虑励磁非线性的高频变压器电磁暂态模型能够大幅提高铁芯饱和工况的仿真精度,对DAB电磁暂态特性分析与控制具有重要意义。展开更多
电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)为电力系统计量、保护和控制装置提供可靠的电压信号。然而其暂态响应误差大,可能引发距离保护超越和误动作等问题,需建立精确的CVT模型为电力系统分析与保护研究提供基础模型。...电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)为电力系统计量、保护和控制装置提供可靠的电压信号。然而其暂态响应误差大,可能引发距离保护超越和误动作等问题,需建立精确的CVT模型为电力系统分析与保护研究提供基础模型。然而现有具备宽频表征能力的CVT模型多为线性模型,难以兼顾中间变压器铁芯组件对其电压传输特性的影响,且建模过程存在无源修正和降阶等问题,导致模型在特定频段或中间变压器铁芯饱和时的响应误差激增,基于此的电力系统保护策略可能失效。该文提出将CVT端口散射参数在状态方程中进行离散化表征的方法,进而通过诺顿等价建立CVT宽频导纳子模型,表征整体CVT的宽频电压传输特性;基于电磁对偶原理建立CVT工频非线性子模型,表征中间变压器铁芯励磁特性的饱和差异性;对2个子模型进行导纳互差后再进行并联耦合,建立考虑中间变压器铁芯饱和特性的CVT宽频非线性模型。对典型35kV CVT进行参数辨识和模型构建,针对其非线性和频率特性表征能力,分别设计低频涌流、电压传递特性测试和雷电冲击电压试验。结果表明,与传统CVT模型相比,该文提出的CVT模型在中间变压器铁芯饱和时的低频涌流首峰幅值仿真误差从77.79%降低至1.71%,在5Hz~1MHz范围内电压传递特性仿真归一化均方误差为0.91%,雷电冲击电压首峰值仿真误差为3.11%。试验证明所提出的CVT模型能够表征CVT的频率特性和非线性特性,可为涉及CVT的电磁暂态仿真研究提供基础模型。展开更多
文摘高频变压器是双有源桥(dual active bridge, DAB)变换器的关键器件,在运行中可能出现直流偏磁,构建具备铁芯非线性表征能力的高频变压器模型,是准确分析直流偏磁及其他涉及铁芯饱和的电磁暂态特性的基础。模型的关键在于准确测量高频变压器的励磁曲线。该文通过开关频率调制使DAB产生等幅值变频方波电压,对中间高频变压器进行变磁链激励,通过端口电压电流测量和计算获得其磁滞回线簇和励磁曲线。该方法不需要新增任何交流激励电源,可在DAB变换器投运时通过开关调制实现高频变压器励磁曲线的测量,解决了高频变压器励磁曲线测量低效率和高成本的难题。以1台高频变压器为对象,对其励磁曲线进行测量并构建电磁暂态模型,搭建DAB测试平台,开展了额定频率过电压和直流偏磁试验及仿真,模型仿真误差均在7%以内,均方误差最大仅0.0027。结果表明:考虑励磁非线性的高频变压器电磁暂态模型能够大幅提高铁芯饱和工况的仿真精度,对DAB电磁暂态特性分析与控制具有重要意义。
文摘电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)为电力系统计量、保护和控制装置提供可靠的电压信号。然而其暂态响应误差大,可能引发距离保护超越和误动作等问题,需建立精确的CVT模型为电力系统分析与保护研究提供基础模型。然而现有具备宽频表征能力的CVT模型多为线性模型,难以兼顾中间变压器铁芯组件对其电压传输特性的影响,且建模过程存在无源修正和降阶等问题,导致模型在特定频段或中间变压器铁芯饱和时的响应误差激增,基于此的电力系统保护策略可能失效。该文提出将CVT端口散射参数在状态方程中进行离散化表征的方法,进而通过诺顿等价建立CVT宽频导纳子模型,表征整体CVT的宽频电压传输特性;基于电磁对偶原理建立CVT工频非线性子模型,表征中间变压器铁芯励磁特性的饱和差异性;对2个子模型进行导纳互差后再进行并联耦合,建立考虑中间变压器铁芯饱和特性的CVT宽频非线性模型。对典型35kV CVT进行参数辨识和模型构建,针对其非线性和频率特性表征能力,分别设计低频涌流、电压传递特性测试和雷电冲击电压试验。结果表明,与传统CVT模型相比,该文提出的CVT模型在中间变压器铁芯饱和时的低频涌流首峰幅值仿真误差从77.79%降低至1.71%,在5Hz~1MHz范围内电压传递特性仿真归一化均方误差为0.91%,雷电冲击电压首峰值仿真误差为3.11%。试验证明所提出的CVT模型能够表征CVT的频率特性和非线性特性,可为涉及CVT的电磁暂态仿真研究提供基础模型。
