[发明专利]一种磁环RLC电路等效建模方法

说明书

本发明公开了一种磁环RLC电路等效建模方法，首先测得某种材料磁环阻抗随频率变化的规律，得到磁环在各频点下阻抗幅值和相位，然后采用拟合的方法得到磁环阻抗表达式中各项系数，将磁环各项系数用RLC电路等效，最后将各项得到的等效电路串联后得到磁环的整体等效电路模型，该模型可反映磁环阻抗随频率变化的特征，具有简单、通用性强的优点。

技术领域

本发明属于电力元件建模仿真技术领域，具体涉及一种适用于边界保护仿真分析的磁环RLC电路等效建模方法。

背景技术

磁环阻抗具有频变特性，在低频段其阻抗值较小，但在高频段阻抗值很大，所以可用来抑制高频干扰，已在电子电路中广泛应用，此外也有学者将其应用于GIS的特快速暂态过电压(VFTO)抑制，取得了较好的效果。

但目前针对磁环的建模与仿真方法研究较少，主要的方法是通过一个电阻并联非线性电感的电路模拟，但对于电阻的取值以及非线性电感的非线性特征描述都比较模糊，为此有必要深入研究磁环的建模仿真方法，为磁环应用于电力系统时的仿真分析奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种适用于边界保护仿真分析的磁环RLC电路等效建模方法，得到磁环的RLC等效电路，实现磁环的仿真，为磁环的仿真分析奠定基础。

本发明采用以下技术方案：

一种磁环RLC电路等效建模方法，包括以下步骤：

S1、测量任意尺寸磁环的阻抗频变特性，得到磁环阻抗Z(s)随频率变化的规律，确定不同频点对应磁环阻抗的幅值和相位特征；

S2、对步骤S1得到的磁环阻抗数据进行拟合得到磁环阻抗Z(s)的特性等效系数，确定最终阻抗表达式的参数；

S3、将拟合的磁环阻抗数据各项等效成RLC电路；

S4、得到各项的等效电路后，将所有电路串联得到磁环的RLC等效电路模型。

具体的，步骤S2中，磁环阻抗Z(s)的特性等效形式如下：

其中，d和e为实数，r_i为零点，p_i为极点，N为拟合结束，s为拉式算子。

进一步的，参数计算具体为：根据步骤S1中测量得到的磁环阻抗Z(s)随频率变化的规律，采用最小二乘的方法得到，对N个极点赋初值；假设第i个极点为定义函数令d和e为实数，r_i为零点，p_i为极点，N为拟合阶数；采用所有频点对应阻抗值，通过最小二乘的方法求解d，e，r_i和最后计算当err＜E_err时求得的d，e和N个零点r_i和极点p_i为最终阻抗表达式的参数，否则继续迭代直至满足err＜E_err。

具体的，步骤S3中，将磁环阻抗Z(s)特性等效形式的常数项d等效为一个电阻，R＝d；将磁环阻抗Z(s)特性等效形式的se项等效为一个电感，L＝e；将磁环阻抗Z(s)的特性等效形式中极点为实数的项，等效为电容C和电阻R的并联，将磁环阻抗Z(s)的特性等效形式中极点为复数的项，等效为电容C、电导G以及电阻R和电感L串联后三者的并联电路，

具体的，当需要建立同种材料不同尺寸和个数下磁环的模型时，对步骤S2中得到的阻抗表达式系数进行修正，得到系数后再根据步骤S3重新计算各项等效电路的参数。

进一步的，修正方法为：当不同尺寸和个数下磁环阻抗变为步骤S1中测试磁环的β倍时，对于磁环阻抗Z(s)特性等效形式的常数项d、se项以及有理分式项的零点同时乘以β，极点保持不变。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：