一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法及裝置，方法包括：擬合不等截面鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度；將不等截面鐵心的磁路進(jìn)行分解，獲得不等截面鐵心的等值電路，等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；利用B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)勵(lì)磁支路的ψ-i曲線；ψ為磁鏈，i為電流；由所有勵(lì)磁支路的ψ-i曲線獲得不等截面鐵心的ψ-i曲線。將不等截面的鐵心進(jìn)行磁路分解，分解為多個(gè)勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，從而獲得每段的勵(lì)磁特性，然后再由每段的勵(lì)磁特性等值出整個(gè)不等截面鐵心的勵(lì)磁特性。
【專利說明】一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法
及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在超高壓和特高壓輸電設(shè)備中，有些電力設(shè)備需要用到帶鐵心的裝置，例如磁控式故障電流限制器。根據(jù)電力設(shè)備電氣性能的要求，可能用到不等截面的鐵心結(jié)構(gòu)。在不等截面的鐵心結(jié)構(gòu)中，各段鐵心的截面面積以及長度是不相等的。
[0003]在某些情況下，鐵心的勵(lì)磁特性對裝置的特性影響非常大，因此有必須獲得鐵心的勵(lì)磁特性。例如，在磁控式故障電流限制器中，鐵心會(huì)長期工作在飽和狀態(tài)下，其勵(lì)磁特性對故障限流器阻抗特性的影響非常顯著。因此，獲得其勵(lì)磁特性有重要意義。
[0004]首先介紹與勵(lì)磁特性有關(guān)的兩個(gè)曲線；
[0005]B-H 曲線:
[0006]B為磁感應(yīng)強(qiáng)度(單位為T)，H為磁場強(qiáng)度(單位為A/m)，B_H曲線可表征鐵心的勵(lì)磁特性。
[0007]V_i 曲線:
[0008]V為磁鏈(單位為Wb)，i為電流(單位為A)，￥-1曲線也可表征鐵心的勵(lì)磁特性。 在電磁暫態(tài)等仿真計(jì)算中，鐵心的勵(lì)磁特性通常用曲線來表示。
[0009]對于等截面的鐵心，由鐵心材料的B-H曲線以及鐵心的結(jié)構(gòu)尺寸，可以較容易獲得鐵心的曲線。但是，對于不等截面的鐵心，其勵(lì)磁特性比等截面鐵心要復(fù)雜很多，因此如何獲得不等截面的鐵心的勵(lì)磁特性是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法及裝置， 能夠準(zhǔn)確獲得不等截面鐵心的勵(lì)磁特性。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，包括:
[0012]擬合不等截面鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度；
[0013]將不等截面鐵心的磁路進(jìn)行分解，獲得不等截面鐵心的等值電路，所述等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)所述勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；
[0014]利用所述B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)所述勵(lì)磁支路的V_i曲線；V為磁鏈，i為電流;
[0015]由所有所述勵(lì)磁支路的V_i曲線獲得不等截面鐵心的V_i曲線。
[0016]優(yōu)選地，所述B-H曲線的擬合函數(shù)包括線性項(xiàng)和飽和項(xiàng)；
[0017]所述線性項(xiàng)的斜率等于空氣磁導(dǎo)率Utl, U 0=4 ^ Xl(T7H/m，；
[0018]所述飽和項(xiàng)采用 反雙曲正弦函數(shù)、反正切函數(shù)或雙極型S壓縮函數(shù)。
[0019]優(yōu)選地，當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用兩個(gè)獨(dú)立的磁路；每個(gè)所述磁路對應(yīng)一個(gè)等值勵(lì)磁支路，每個(gè)所述等值勵(lì)磁支路分解為三個(gè)勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，所述三個(gè)勵(lì)磁支路分別對應(yīng)直流柱勵(lì)磁支路、交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路。
[0020]優(yōu)選地，當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用三柱式磁路；所述三柱式磁路對應(yīng)三個(gè)等值勵(lì)磁支路，其中兩個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，另一個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為直流柱勵(lì)磁支路。
[0021]優(yōu)選地，所述利用所述B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)所述勵(lì)磁支路的Ψ-1曲線，具體為:
[0022]由分段磁路的截面積以及長度，獲得歸算到交流側(cè)繞組或者直流側(cè)繞組的Ψ-1曲線。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的裝置，包括:擬合函數(shù)獲取單元、磁路分解單元、分段磁路Ψ-1曲線獲取單元和不等截面鐵心Ψ-1曲線獲取單元；
[0024]所述擬合函數(shù)獲取單元，用于擬合不等截面鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)出為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度；
[0025]所述磁路分解單元，用于獲得不等截面鐵心的等值電路，所述等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)所述勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；
[0026]所述分段磁路Ψ-1曲線獲取單元，用于利用所述B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)所述勵(lì)磁支路的Ψ-1曲線；Ψ為磁鏈，i為電流；
[0027]所述不等截面鐵心Ψ-1曲線獲取單元，用于由所有所述勵(lì)磁支路的Ψ-1曲線獲得不等截面鐵心的Ψ-1曲線。
[0028]優(yōu)選地，所述B-H曲線的擬合函數(shù)包括線性項(xiàng)和飽和項(xiàng)；
[0029]所述線性項(xiàng)的斜率等于空氣磁導(dǎo)率μ C1, μ ο=4 X 10_7H/m ；
[0030]所述飽和項(xiàng)采用反雙曲正弦函數(shù)、反正切函數(shù)或雙極型S壓縮函數(shù)。
[0031]優(yōu)選地，當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用兩個(gè)獨(dú)立的磁路，每個(gè)所述磁路對應(yīng)一個(gè)等值勵(lì)磁支路；所述磁路分解單元，用于每個(gè)所述等值勵(lì)磁支路分解為三個(gè)勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，所述三個(gè)勵(lì)磁支路分別對應(yīng)直流柱勵(lì)磁支路、交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路。
[0032]優(yōu)選地，
[0033]當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用三柱式磁路；所述磁路分解單元，用于將所述三柱式磁路對應(yīng)三個(gè)等值勵(lì)磁支路，其中兩個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，另一個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為直流柱勵(lì)磁支路。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0035]本發(fā)明提供的方法及裝置，對不等截面的鐵心進(jìn)行磁路分解，獲得不等截面鐵心的等值電路，所述等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)所述勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；這樣利用擬合的鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)，來獲得每個(gè)勵(lì)磁支路的Ψ-1曲線；再由每個(gè)勵(lì)磁支路的Ψ-1曲線獲得整個(gè)不等截面鐵心的Ψ-1曲線，Ψ-1曲線可以表示鐵心的勵(lì)磁特性。本發(fā)明提供的方法將不等截面的鐵心進(jìn)行磁路分解，分解為多個(gè)勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，從而獲得每段的勵(lì)磁特性，然后再由每段的勵(lì)磁特性等值出整個(gè)不等截面鐵心的勵(lì)磁特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1是本發(fā)明提供的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法實(shí)施例一流程圖；
[0038]圖2是本發(fā)明提供的某鐵心材料的B-H曲線的擬合效果曲線圖；
[0039]圖3是本發(fā)明提供的磁控式故障電流限制器的鐵心采用兩個(gè)獨(dú)立的磁路的示意圖；
[0040]圖4是磁控式故障電流限制器的鐵心采用兩個(gè)獨(dú)立的磁路的等值電路圖；
[0041]圖5a是圖4中勵(lì)磁支路I的等值電路示意圖；
[0042]圖5b是圖4中勵(lì)磁支路2的等值電路示意圖；
[0043]圖6是磁控式故障電流限制器為三柱式結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0044]圖7是圖6對應(yīng)的等值電路圖；
[0045]圖8a是圖7中勵(lì)磁支路I'的等值電路示意圖；
[0046]圖8b是圖7中勵(lì)磁支路2'的等值電路不意圖；
[0047]圖8c是圖7中勵(lì)磁支路3的等值電路示意圖；
[0048]圖9是本發(fā)明提供的不等截面鐵心等值后勵(lì)磁特性曲線與各段勵(lì)磁特性曲線的比較示意圖；
[0049]圖10是本發(fā)明提供的獲得不等截面鐵心的勵(lì)磁特性的裝置實(shí)施例一示意圖。 【具體實(shí)施方式】
[0050]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0051]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0052]參見圖1，該圖為本發(fā)明提供的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法實(shí)施例一流程圖。
[0053]本實(shí)施例提供的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，包括以下步驟:
[0054]SlOl:擬合不等截面鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度；
[0055]當(dāng)鐵心達(dá)到深度飽和后，由于沒有了可轉(zhuǎn)動(dòng)的磁疇，其磁導(dǎo)系數(shù)接近于空氣。因此，鐵心材料B-H曲線深度飽和后的極限斜率是已知的(等于空氣磁導(dǎo)率U0=4πX10-7H/M)。[0056]擬合函數(shù)可分為兩部分:線性項(xiàng)和飽和項(xiàng)。線性項(xiàng)的斜率等于空氣磁導(dǎo)率μ ο?飽和項(xiàng)的擬合函數(shù)則可有多種，如反雙曲正弦函數(shù)、反正切函數(shù)、雙極型S壓縮函數(shù)等。其中雙極型S壓縮函數(shù)常用于誤差反向傳播(BP, Error Back Propagation)算法。
[0057]S102:將不等截面鐵心的磁路進(jìn)行分解，獲得不等截面鐵心的等值電路，所述等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)所述勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；
[0058]對于等截面的鐵心，由B-H曲線可獲得Ψ-1曲線。假定線圈的匝數(shù)為N，平均截面積為A，中心線的長度為I，則有如下關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，其特征在于，包括:擬合不等截面鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度；將不等截面鐵心的磁路進(jìn)行分解，獲得不等截面鐵心的等值電路，所述等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)所述勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；利用所述B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)所述勵(lì)磁支路的V_i曲線；V為磁鏈，i 為電流；由所有所述勵(lì)磁支路的V-1曲線獲得不等截面鐵心的V-1曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，其特征在于，所述B-H曲線的擬合函數(shù)包括線性項(xiàng)和飽和項(xiàng)；所述線性項(xiàng)的斜率等于空氣磁導(dǎo)率Po, ^0=4^ X10_7H/m，；所述飽和項(xiàng)采用反雙曲正弦函數(shù)、反正切函數(shù)或雙極型S壓縮函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，其特征在于，當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用兩個(gè)獨(dú)立的磁路； 每個(gè)所述磁路對應(yīng)一個(gè)等值勵(lì)磁支路，每個(gè)所述等值勵(lì)磁支路分解為三個(gè)勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，所述三個(gè)勵(lì)磁支路分別對應(yīng)直流柱勵(lì)磁支路、交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，其特征在于，當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用三柱式磁路；所述三柱式磁路對應(yīng)三個(gè)等值勵(lì)磁支路，其中兩個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，另一個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為直流柱勵(lì)磁支路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的方法，其特征在于，所述利用所述B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)所述勵(lì)磁支路的V-1曲線，具體為:由分段磁路的截面積 以及長度，獲得歸算到交流側(cè)繞組或者直流側(cè)繞組的V-1曲線。
6.一種獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的裝置，其特征在于，包括:擬合函數(shù)獲取單元、磁路分解單元、分段磁路V-1曲線獲取單元和不等截面鐵心V-1曲線獲取單元；所述擬合函數(shù)獲取單元，用于擬合不等截面鐵心材料的B-H曲線的擬合函數(shù)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度；所述磁路分解單元，用于獲得不等截面鐵心的等值電路，所述等值電路中的等值勵(lì)磁支路由多個(gè)勵(lì)磁支路并聯(lián)；每個(gè)所述勵(lì)磁支路對應(yīng)一段磁路；所述分段磁路曲線獲取單元，用于利用所述B-H曲線的擬合函數(shù)分別獲得每個(gè)所述勵(lì)磁支路的V_i曲線；V為磁鏈，i為電流；所述不等截面鐵心V-1曲線獲取單元，用于由所有所述勵(lì)磁支路的V-1曲線獲得不等截面鐵心的V_i曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的裝置，其特征在于，所述B-H曲線的擬合函數(shù)包括線性項(xiàng)和飽和項(xiàng)；所述線性項(xiàng)的斜率等于空氣磁導(dǎo)率Po, y0=4^ X W7EZm ；所述飽和項(xiàng)采用反雙曲正弦函數(shù)、反正切函數(shù)或雙極型S壓縮函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的裝置，其特征在于，當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用兩個(gè)獨(dú)立的磁路， 每個(gè)所述磁路對應(yīng)一個(gè)等值勵(lì)磁支路；所述磁路分解單元，用于每個(gè)所述等值勵(lì)磁支路分解為三個(gè)勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，所述三個(gè)勵(lì)磁支路分別對應(yīng)直流柱勵(lì)磁支路、交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的獲得不等截面鐵心勵(lì)磁特性的裝置，其特征在于， 當(dāng)所述不等截面鐵心為磁控式故障電流限制器，且磁控式故障電流限制器采用三柱式磁路；所述磁路分解單元，用于將所述三柱式磁路對應(yīng)三個(gè)等值勵(lì)磁支路，其中兩個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為交流柱勵(lì)磁支路和磁軛勵(lì)磁支路進(jìn)行并聯(lián)，另一個(gè)所述等值勵(lì)磁支路為直流柱勵(lì)磁支路。
【文檔編號】G06F19/00GK103605894SQ201310611824
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】王曉彤, 項(xiàng)祖濤, 周佩朋, 班連庚, 宋瑞華, 鄭彬, 韓彬, 張媛媛, 韓亞楠, 杜寧, 楊大業(yè) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院