[发明专利]一种换流阀饱和电抗器铁芯损耗电路模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种换流阀饱和电抗器铁芯损耗电路模型的建模方法。

背景技术

在换流阀开通暂态中，晶闸管的导通开始于门极附近，导通面积需要一定的时间逐渐扩展，如果电流上升过快，形成的开通损耗可能造成器件损坏。为了抑制电流变化率，需要配置饱和电抗器。换流变压器中存在杂散电容，电容与饱和电抗器电感会发生并联振荡，极端情况下振荡电流负峰值会与正峰值相近，从而使晶闸管电流刚刚开通即过零关断，引起器件损坏，因此饱和电抗器需要通过铁芯功率损耗提供必要的阻尼。

饱和电抗器的铁芯在其端电压急剧变化时会产生涡流损耗，此外铁芯工作会引起磁滞损耗，这两类损耗统称为“铁芯损耗”。在电路理论中，通常用电阻来表征功率损耗。饱和电抗器铁芯电阻并非实体电阻，而是寄生于铁芯之中，又由于铁芯在十几微秒内完成从线性到饱和的物理过程，因此铁芯损耗不能用恒定电阻进行等效。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种换流阀饱和电抗器铁芯损耗电路模型的建模方法，在饱和电抗器两端施加冲击性激励，测试饱和电抗器的端电压和流过该饱和电抗器电流，通过严格的数学推导及合理的近似假设，获得铁芯电阻与铁芯中磁通密度的关系，采用数值拟合建立二者函数关系。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种换流阀饱和电抗器铁芯损耗电路模型的建模方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：在饱和电抗器两端施加冲击性激励，并测试饱和电抗器的端电压u(t)和流过该饱和电抗器电流i(t)；

步骤2：计算饱和电抗器的铁芯电阻R_m；

步骤3：计算铁芯磁通密度B_m；

步骤4：确定铁芯电阻R_m和铁芯磁通密度B_m的函数关系。

所述步骤1中，所述冲击性激励包括阶跃电压源、雷电冲击和陡坡冲击。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：计算铁芯电阻的端电压e_m；

铁芯电阻的端电压e_m表示为

em=u(t)-L0didt-Rcui(t)----(1)]]>

其中，L₀表示饱和电抗器空心电感，R_cu表示饱和电抗器通态电阻；

步骤2-2：计算流过铁芯电感的电流i_m；

流过铁芯电感的电流i_m表示为

im=∫0temLmdt---(2)]]>

其中，L_m表示铁芯电感，其随流过饱和电抗器电流i(t)的变化而变化；

步骤2-3：计算铁芯电阻支路电流i_e；

铁芯电阻支路电流i_e表示为：