[发明专利]一种磁控式并联电抗器数字仿真建模方法

摘要

本发明涉及一种磁控式并联电抗器数字仿真建模方法，其特征在于：它包括等效磁路的分解方法，根据磁路定律和电路定律，将磁控式并联电抗器模型等效成多个饱和变压器和饱和电抗器模型；本发明利用现有仿真软件中的饱和变压器和饱和电抗器模型，构建磁控式并联电抗器仿真模型、原理清晰、方法简单、易于实现，且模型精确可靠，可集成于现有的仿真软件中，扩展相应的仿真功能；利用本发明的数字仿真建模方法，为检验系统稳态控制方法和暂态控制方法提供了有效手段。

主权项

1.一种磁控式并联电抗器数字仿真建模方法，包括以下步骤：(1)首先根据磁路定律和电路定律，采用等效磁路分解方法，将磁控式并联电抗器模型等效成多个饱和变压器和饱和电抗器模型，并假设：N11、N12分别为左侧铁心柱的一次绕组和励磁绕组的匝数，N21、N22分别为右侧铁心柱的一次绕组和励磁绕组的匝数，i11、i12、u11、u12分别为左侧铁心柱的原副边电流和电压，i21、i22、u21、u22分别为右侧铁心柱的原副边电流和电压，Φ1、Φ2、Φ3、Φ4、Φ5为各磁路中的主磁通，H1、H2、H3、H4、H5、为各主磁通对应的磁场强度，L1、L2、L3、L4、L5为各主磁通对应的等效磁路长度，Φ11、Φ12、Φ21、Φ22分别为左侧铁心柱和右侧铁心柱的一次绕组和励磁绕组的漏磁通，L11、L12、L21、L22为各漏磁通所对应的支路漏电感，r11、r12、r21、r22为各支路的电阻，则控制回路负载阻抗分别为Z12、Z22；(2)由以上假设，可得出以下方程主磁通方程：Φ3＝Φ1-Φ5 (1)Φ4＝Φ2+Φ5 (2)其中Φ1＝f1(H1) (3)Φ2＝f2(H2) (4)Φ3＝f3(H3) (5)Φ4＝f4(H4) (6)Φ5＝f5(H5) (7)漏磁通方程${\Phi }_{11}=\frac{L_{11}{i}_{11}}{N_{11}}---\left(8\right)$ ${\Phi }_{12}=\frac{L_{12}{i}_{12}}{N_{12}}---\left(9\right)$ ${\Phi }_{11}=\frac{L_{21}{i}_{21}}{N_{21}}---\left(10\right)$ ${\Phi }_{22}=\frac{L_{22}{i}_{22}}{N_{22}}---\left(11\right)$ 磁路方程：H3L3＝H5L5+H4L4 (12)H1L1+H3L3＝N11i11+N12i12 (13)H2L2+H4L4＝N21i21-N22i22 (14)电压方程：$u_{11}=r_{11}{i}_{11}+N_{11}\frac{d{\Phi }_{11}}{\mathrm{dt}}+N_{11}\frac{d{\Phi }_1}{\mathrm{dt}}---\left(15\right)$ $u_{12}=N_{12}\frac{d{\Phi }_1}{\mathrm{dt}}-r_{12}{i}_{12}-N_{12}\frac{d{\Phi }_{12}}{\mathrm{dt}}---\left(16\right)$ u12＝Z12i12 (17)$u_{21}=r_{21}{i}_{21}+N_{21}\frac{d{\Phi }_{21}}{\mathrm{dt}}+N_{21}\frac{d{\Phi }_2}{\mathrm{dt}}---\left(18\right)$ $u_{22}=N_{22}\frac{d{\Phi }_2}{\mathrm{dt}}+r_{22}{i}_{22}+N_{22}\frac{d{\Phi }_{22}}{\mathrm{dt}}---\left(19\right)$ u22＝Z22i22 (20)(3)利用现有的双绕组饱和变压器模型和饱和电抗器模型，组合构造适用于磁控式并联电抗器的模型，将所述磁控式并联电抗器磁路进行等效分解，令i11＝i11′+i11″ (21)i21＝i21′+i21″ (22)其中，i11′、i21′满足以下约束条件：H1L1＝N11i11′+N12i12 (23)H2L2＝N21i21′-N22i22 (24)(4)根据式(21)～(24)及磁路方程(12)～(14)可得：H3L3＝N11i11″ (25)H4L4＝N21i21″ (26)H5L5＝N11i11″-N21i21″ (27)(5)根据以上公式，可将磁路分解为多个变压器和电抗器的形式，变压器A代表左侧铁心柱的磁路结构并满足左侧铁心柱相关方程，变压器B代表右侧铁心柱的磁路结构并满足右侧铁心柱相关方程，电抗器C代表左旁柱磁路结构并满足左旁柱相关方程，电抗器D代表右旁柱磁路结构并满足右旁柱相关方程，变压器E代表上下轭磁路结构并满足上下轭相关方程。