一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置，方法包括：拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；将不等截面铁心的磁路进行分解，获得不等截面铁心的等值电路，等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个励磁支路对应一段磁路；利用B-H曲线的拟合函数分别获得每个励磁支路的ψ-i曲线；ψ为磁链，i为电流；由所有励磁支路的ψ-i曲线获得不等截面铁心的ψ-i曲线。将不等截面的铁心进行磁路分解，分解为多个励磁支路进行并联，从而获得每段的励磁特性，然后再由每段的励磁特性等值出整个不等截面铁心的励磁特性。
【专利说明】一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力设备【技术领域】，特别涉及一种获得不等截面铁心励磁特性的方法
及装置。
【背景技术】
[0002]在超高压和特高压输电设备中，有些电力设备需要用到带铁心的装置，例如磁控式故障电流限制器。根据电力设备电气性能的要求，可能用到不等截面的铁心结构。在不等截面的铁心结构中，各段铁心的截面面积以及长度是不相等的。
[0003]在某些情况下，铁心的励磁特性对装置的特性影响非常大，因此有必须获得铁心的励磁特性。例如，在磁控式故障电流限制器中，铁心会长期工作在饱和状态下，其励磁特性对故障限流器阻抗特性的影响非常显著。因此，获得其励磁特性有重要意义。
[0004]首先介绍与励磁特性有关的两个曲线；
[0005]B-H 曲线:
[0006]B为磁感应强度(单位为T)，H为磁场强度(单位为A/m)，B_H曲线可表征铁心的励磁特性。
[0007]V_i 曲线:
[0008]V为磁链(单位为Wb)，i为电流(单位为A)，￥-1曲线也可表征铁心的励磁特性。 在电磁暂态等仿真计算中，铁心的励磁特性通常用曲线来表示。
[0009]对于等截面的铁心，由铁心材料的B-H曲线以及铁心的结构尺寸，可以较容易获得铁心的曲线。但是，对于不等截面的铁心，其励磁特性比等截面铁心要复杂很多，因此如何获得不等截面的铁心的励磁特性是本领域技术人员需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是提供一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置， 能够准确获得不等截面铁心的励磁特性。
[0011]本发明实施例提供一种获得不等截面铁心励磁特性的方法，包括:
[0012]拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；
[0013]将不等截面铁心的磁路进行分解，获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；
[0014]利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的V_i曲线；V为磁链，i为电流;
[0015]由所有所述励磁支路的V_i曲线获得不等截面铁心的V_i曲线。
[0016]优选地，所述B-H曲线的拟合函数包括线性项和饱和项；
[0017]所述线性项的斜率等于空气磁导率Utl, U 0=4 ^ Xl(T7H/m，；
[0018]所述饱和项采用 反双曲正弦函数、反正切函数或双极型S压缩函数。
[0019]优选地，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用两个独立的磁路；每个所述磁路对应一个等值励磁支路，每个所述等值励磁支路分解为三个励磁支路进行并联，所述三个励磁支路分别对应直流柱励磁支路、交流柱励磁支路和磁轭励磁支路。
[0020]优选地，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用三柱式磁路；所述三柱式磁路对应三个等值励磁支路，其中两个所述等值励磁支路为交流柱励磁支路和磁轭励磁支路进行并联，另一个所述等值励磁支路为直流柱励磁支路。
[0021]优选地，所述利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的Ψ-1曲线，具体为:
[0022]由分段磁路的截面积以及长度，获得归算到交流侧绕组或者直流侧绕组的Ψ-1曲线。
[0023]本发明实施例还提供一种获得不等截面铁心励磁特性的装置，包括:拟合函数获取单元、磁路分解单元、分段磁路Ψ-1曲线获取单元和不等截面铁心Ψ-1曲线获取单元；
[0024]所述拟合函数获取单元，用于拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数出为磁感应强度，H为磁场强度；
[0025]所述磁路分解单元，用于获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；
[0026]所述分段磁路Ψ-1曲线获取单元，用于利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的Ψ-1曲线；Ψ为磁链，i为电流；
[0027]所述不等截面铁心Ψ-1曲线获取单元，用于由所有所述励磁支路的Ψ-1曲线获得不等截面铁心的Ψ-1曲线。
[0028]优选地，所述B-H曲线的拟合函数包括线性项和饱和项；
[0029]所述线性项的斜率等于空气磁导率μ C1, μ ο=4 X 10_7H/m ；
[0030]所述饱和项采用反双曲正弦函数、反正切函数或双极型S压缩函数。
[0031]优选地，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用两个独立的磁路，每个所述磁路对应一个等值励磁支路；所述磁路分解单元，用于每个所述等值励磁支路分解为三个励磁支路进行并联，所述三个励磁支路分别对应直流柱励磁支路、交流柱励磁支路和磁轭励磁支路。
[0032]优选地，
[0033]当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用三柱式磁路；所述磁路分解单元，用于将所述三柱式磁路对应三个等值励磁支路，其中两个所述等值励磁支路为交流柱励磁支路和磁轭励磁支路进行并联，另一个所述等值励磁支路为直流柱励磁支路。
[0034]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0035]本发明提供的方法及装置，对不等截面的铁心进行磁路分解，获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；这样利用拟合的铁心材料的B-H曲线的拟合函数，来获得每个励磁支路的Ψ-1曲线；再由每个励磁支路的Ψ-1曲线获得整个不等截面铁心的Ψ-1曲线，Ψ-1曲线可以表示铁心的励磁特性。本发明提供的方法将不等截面的铁心进行磁路分解，分解为多个励磁支路进行并联，从而获得每段的励磁特性，然后再由每段的励磁特性等值出整个不等截面铁心的励磁特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是本发明提供的获得不等截面铁心励磁特性的方法实施例一流程图；
[0038]图2是本发明提供的某铁心材料的B-H曲线的拟合效果曲线图；
[0039]图3是本发明提供的磁控式故障电流限制器的铁心采用两个独立的磁路的示意图；
[0040]图4是磁控式故障电流限制器的铁心采用两个独立的磁路的等值电路图；
[0041]图5a是图4中励磁支路I的等值电路示意图；
[0042]图5b是图4中励磁支路2的等值电路示意图；
[0043]图6是磁控式故障电流限制器为三柱式结构的示意图；
[0044]图7是图6对应的等值电路图；
[0045]图8a是图7中励磁支路I'的等值电路示意图；
[0046]图8b是图7中励磁支路2'的等值电路不意图；
[0047]图8c是图7中励磁支路3的等值电路示意图；
[0048]图9是本发明提供的不等截面铁心等值后励磁特性曲线与各段励磁特性曲线的比较示意图；
[0049]图10是本发明提供的获得不等截面铁心的励磁特性的装置实施例一示意图。 【具体实施方式】
[0050]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0052]参见图1，该图为本发明提供的获得不等截面铁心励磁特性的方法实施例一流程图。
[0053]本实施例提供的获得不等截面铁心励磁特性的方法，包括以下步骤:
[0054]SlOl:拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；
[0055]当铁心达到深度饱和后，由于没有了可转动的磁畴，其磁导系数接近于空气。因此，铁心材料B-H曲线深度饱和后的极限斜率是已知的(等于空气磁导率U0=4πX10-7H/M)。[0056]拟合函数可分为两部分:线性项和饱和项。线性项的斜率等于空气磁导率μ ο?饱和项的拟合函数则可有多种，如反双曲正弦函数、反正切函数、双极型S压缩函数等。其中双极型S压缩函数常用于误差反向传播(BP, Error Back Propagation)算法。
[0057]S102:将不等截面铁心的磁路进行分解，获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；
[0058]对于等截面的铁心，由B-H曲线可获得Ψ-1曲线。假定线圈的匝数为N，平均截面积为A，中心线的长度为I，则有如下关系:
【权利要求】
1.一种获得不等截面铁心励磁特性的方法，其特征在于，包括:拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；将不等截面铁心的磁路进行分解，获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的V_i曲线；V为磁链，i 为电流；由所有所述励磁支路的V-1曲线获得不等截面铁心的V-1曲线。
2.根据权利要求1所述的获得不等截面铁心励磁特性的方法，其特征在于，所述B-H曲线的拟合函数包括线性项和饱和项；所述线性项的斜率等于空气磁导率Po, ^0=4^ X10_7H/m，；所述饱和项采用反双曲正弦函数、反正切函数或双极型S压缩函数。
3.根据权利要求1或2所述的获得不等截面铁心励磁特性的方法，其特征在于，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用两个独立的磁路； 每个所述磁路对应一个等值励磁支路，每个所述等值励磁支路分解为三个励磁支路进行并联，所述三个励磁支路分别对应直流柱励磁支路、交流柱励磁支路和磁轭励磁支路。
4.根据权利要求1或2所述的获得不等截面铁心励磁特性的方法，其特征在于，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用三柱式磁路；所述三柱式磁路对应三个等值励磁支路，其中两个所述等值励磁支路为交流柱励磁支路和磁轭励磁支路进行并联，另一个所述等值励磁支路为直流柱励磁支路。
5.根据权利要求1所述的获得不等截面铁心励磁特性的方法，其特征在于，所述利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的V-1曲线，具体为:由分段磁路的截面积 以及长度，获得归算到交流侧绕组或者直流侧绕组的V-1曲线。
6.一种获得不等截面铁心励磁特性的装置，其特征在于，包括:拟合函数获取单元、磁路分解单元、分段磁路V-1曲线获取单元和不等截面铁心V-1曲线获取单元；所述拟合函数获取单元，用于拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；所述磁路分解单元，用于获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；所述分段磁路曲线获取单元，用于利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的V_i曲线；V为磁链，i为电流；所述不等截面铁心V-1曲线获取单元，用于由所有所述励磁支路的V-1曲线获得不等截面铁心的V_i曲线。
7.根据权利要求6所述的获得不等截面铁心励磁特性的装置，其特征在于，所述B-H曲线的拟合函数包括线性项和饱和项；所述线性项的斜率等于空气磁导率Po, y0=4^ X W7EZm ；所述饱和项采用反双曲正弦函数、反正切函数或双极型S压缩函数。
8.根据权利要求6或7所述的获得不等截面铁心励磁特性的装置，其特征在于，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用两个独立的磁路， 每个所述磁路对应一个等值励磁支路；所述磁路分解单元，用于每个所述等值励磁支路分解为三个励磁支路进行并联，所述三个励磁支路分别对应直流柱励磁支路、交流柱励磁支路和磁轭励磁支路。
9.根据权利要求6或7所述的获得不等截面铁心励磁特性的装置，其特征在于， 当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用三柱式磁路；所述磁路分解单元，用于将所述三柱式磁路对应三个等值励磁支路，其中两个所述等值励磁支路为交流柱励磁支路和磁轭励磁支路进行并联，另一个所述等值励磁支路为直流柱励磁支路。
【文档编号】G06F19/00GK103605894SQ201310611824
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】王晓彤, 项祖涛, 周佩朋, 班连庚, 宋瑞华, 郑彬, 韩彬, 张媛媛, 韩亚楠, 杜宁, 杨大业 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院