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油浸式电力变压器温升计算场路耦合和降阶模型研究
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作者 杨帆 胡星宇 王鹏博 《电工技术学报》 北大核心 2025年第13期4071-4084,共14页
数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于M... 数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于Modelica语言,构建了变压器的等效热流计算场路耦合简化模型以降低计算复杂度。模型结合本征正交分解(POD)对场计算部分进行降阶以提高计算效率。为验证所构建模型的有效性,该文对35kV油浸式自冷(ONAN)换流变压器开展温升实验。结果表明:计算时是否考虑散热器对绕组温升的大小和热点位置均有显著影响。在达到稳态时,所提模型与实验结果的最大绝对误差为1.37 K;所提模型在温升工况下的计算与三维全阶模型相比效率提升258.65倍,与全阶场路耦合模型相比速度提升5.1倍,证明所提模型在保证数字孪生模型计算精度的同时显著提高了计算效率。 展开更多
关键词 数字孪生 MODELICA语言 耦合 绕组温升 降阶模型
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基于棱边有限元的变压器场路耦合瞬态模型 被引量:37
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作者 王泽忠 潘超 +1 位作者 周盛 刘连光 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期146-152,共7页
提出了一种新的基于棱边有限元法的变压器场路耦合瞬态模型。为讨论节点有限元法与棱边有限元法的计算区别,根据实际变压器参数建立模型,利用Ansys二维轴对称单元、三维节点单元和棱边单元,研究铁心磁场分布和磁通连续性,并得出结论,节... 提出了一种新的基于棱边有限元法的变压器场路耦合瞬态模型。为讨论节点有限元法与棱边有限元法的计算区别,根据实际变压器参数建立模型,利用Ansys二维轴对称单元、三维节点单元和棱边单元,研究铁心磁场分布和磁通连续性,并得出结论,节点有限元法在变压器电磁场计算中存在较大的误差,棱边有限元法可以显著提高计算精度。基于棱边有限元法建立场路耦合瞬态模型,在电路模型中利用动态电感参数,建立瞬态电路偏微分方程数学模型,用四阶龙格库塔法求解;根据能量扰动原理,在磁场计算中根据能量增量计算动态电感;代入瞬态电路方程,实现场路耦合。分析线圈电流、电感参数和铁心漏磁情况,并说明瞬态耦合模型的有效性与合理性。 展开更多
关键词 棱边有限元 瞬态耦合 变压器 动态电感
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面向系统动态分析的场路网耦合时步有限元模型 被引量:13
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作者 罗应立 胡笳 +2 位作者 刘晓芳 王红宇 康锦萍 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第33期102-110,共9页
为了在分析系统扰动条件下机网相互影响问题时,能够更准确地考虑发电机的非线性,建立了适合不同网络结构、扰动类型以及不同计算任务的系统动态分析场-路-网耦合时步有限元通用性模型,进而详细推导了单机无穷大系统、两机系统以及三机... 为了在分析系统扰动条件下机网相互影响问题时,能够更准确地考虑发电机的非线性,建立了适合不同网络结构、扰动类型以及不同计算任务的系统动态分析场-路-网耦合时步有限元通用性模型,进而详细推导了单机无穷大系统、两机系统以及三机系统的具体计算格式。在此基础上为使该模型适合更多的网络结构和不同任务的动态分析,引入了相应的控制变量,用于对方程本身、机网接口以及时步有限元计算参数进行控制与调整。模型与算法为深入研究动态过程机-网相互影响,并进一步获得发电机的简化模型提供了新的计算工具。 展开更多
关键词 电力系统动态分析 发电机 非线性 --网耦合 时步有限元
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基于“场-路”耦合有限元分析法的变压器短路电抗仿真的研究 被引量:26
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作者 欧小波 汲胜昌 +1 位作者 王春杰 罗一洋 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期59-63,共5页
短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元... 短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元仿真模型,利用"磁-路"耦合的方法对变压器的漏磁场和漏感参数进行了计算,分析了绕组变形位置与变压器漏磁场之间的关系,并与在模型变压器上的实验结果进行了对比,结果表明:绕组内部发生匝间短路故障时,在径向中部的匝间短路对漏磁场的影响较大,而在轴向中层绕组的匝间短路对漏磁场的影响较小。研究成果对于指导短路电抗法的现场应用和绕组故障的检测提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 变压器 电抗 有限元分析法 耦合 绕组变形
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用棱边与节点有限元耦合的E-E-ψ法计算三维涡流场 被引量:16
5
作者 张秀敏 苑津莎 崔翔 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期70-74,共5页
该文提出了计算三维涡流场的棱边与节点有限元耦合的E-E-y 法。详细推导了E-E-y 法的Galerkin有限元方程,并讨论了其收敛过程,对PICCG算法作了改进,组合了PICCG法和ICCG(g)算法的优点,称为PICCG(g)算法。最后给出了数值算例,计算结果表... 该文提出了计算三维涡流场的棱边与节点有限元耦合的E-E-y 法。详细推导了E-E-y 法的Galerkin有限元方程,并讨论了其收敛过程,对PICCG算法作了改进,组合了PICCG法和ICCG(g)算法的优点,称为PICCG(g)算法。最后给出了数值算例,计算结果表明,该方法具有通用、方便、计算量小,精度高等优点。 展开更多
关键词 三维涡流 计算 有限元耦合 E-E-Ψ法 棱边单元
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多相感应电机场路耦合时步有限元分析 被引量:19
6
作者 乔鸣忠 梁京辉 +1 位作者 张晓锋 李珺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第24期75-80,共6页
为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边... 为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。 展开更多
关键词 多相感应电动机 耦合 时步有限元 运动气隙边界法 逆变器供电
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基于场路耦合有限元的三相共箱气体绝缘母线暂态电动力分析 被引量:14
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作者 舒乃秋 关向雨 +2 位作者 康兵 李自品 邹明翰 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期1456-1462,共7页
基于瞬态场路耦合有限元理论建立了外部电压源激励下的三相共箱气体绝缘母线电路-电磁-结构场数值计算模型。采用顺序耦合方法将电磁场分析得到的节点电磁力作为载荷施加到结构场有限元模型中计算外壳的振动特性。通过将计算结果与镜像... 基于瞬态场路耦合有限元理论建立了外部电压源激励下的三相共箱气体绝缘母线电路-电磁-结构场数值计算模型。采用顺序耦合方法将电磁场分析得到的节点电磁力作为载荷施加到结构场有限元模型中计算外壳的振动特性。通过将计算结果与镜像电流法和外壳振动测试结果进行对比验证该计算模型的有效性。基于该模型分析计算了工频稳态和不同短路故障条件下三相共箱气体绝缘母线电动力空间分布特性和时变特性,计算结果表明由于三相导体位于同一金属壳体内,短路故障类型将直接影响导体和外壳上电动力的分布特性。单相短路故障条件下气体绝缘母线导体短路电动力在幅值上要大于相间短路和三相短路且在时间上要早于相间短路和三相短路。计算模型和分析结果可用于三相共箱气体绝缘母线结构优化设计和短路故障监测。 展开更多
关键词 耦合 气体绝缘母线 电动力 有限元 振动
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永磁无刷直流电动机场路耦合运动时步有限元分析 被引量:31
8
作者 刘瑞芳 严登俊 胡敏强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第12期59-64,共6页
提出一种适用于永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了电机在非正弦供电时的场路耦合分析问题。电路中考虑了开关元件换流重叠过程和绕组中点的电位波动。给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法... 提出一种适用于永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了电机在非正弦供电时的场路耦合分析问题。电路中考虑了开关元件换流重叠过程和绕组中点的电位波动。给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法,采用改进的有限元运动边界处理方法——插值运动边界法解决转子运动问题。应用上述模型对1台无刷直流电动机的进行分析,计算结果和样机的实测波形吻合。该方法也适用于其他非正弦供电电机的场路耦合有限元分析。 展开更多
关键词 无刷直流电动机 耦合 时步法 有限元分析 插值运动边界法
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采用场路耦合的三维有限元法分析变压器突发短路过程 被引量:33
9
作者 梁振光 唐任远 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期137-140,共4页
电磁装置(如变压器)的外施激励大多为电压源,用有限元方法求解其电磁场时,一般需要采用场路耦合的方法。虽然A法便于引入耦合电压项,且易于处理多连域问题,但其求解变量较多、计算量大,不适于大型问题的求解;而T法则具有求解变量少、计... 电磁装置(如变压器)的外施激励大多为电压源,用有限元方法求解其电磁场时,一般需要采用场路耦合的方法。虽然A法便于引入耦合电压项,且易于处理多连域问题,但其求解变量较多、计算量大,不适于大型问题的求解;而T法则具有求解变量少、计算代价小的优点。该文解决T法耦合电压项引入比较困难的问题,建立了基于T-T0-W表述的场路耦合有限元模型,并用于一台单相变压器突发短路过程中的瞬态电磁场的计算,通过与A法计算结果的比较,验证了该方法有效性。该文也考虑了变压器的不同绕组联接方式及不对称负载情况,建立了三相变压器的计算模型,并得到对称方程。该方法已用于一台三相变压器的计算。 展开更多
关键词 耦合 三维有限元 分析 变压器 突发短过程 电力变压器
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大型发电机机网动态分析的机–场–路–网耦合时步有限元法建模 被引量:8
10
作者 李桂芬 戈宝军 +3 位作者 李金香 孙玉田 焦晓霞 梁彬 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第36期6476-6484,共9页
为了更完善、更准确地研究系统扰动对大型发电机及电网的影响,建立了机–场–路–网耦合时步有限元仿真模型,实现了多段集中质量块弹簧机械轴系–电机二维瞬态电磁场–外电路–电网的全面耦合。模型不仅充分考虑了动态过程中不同时刻电... 为了更完善、更准确地研究系统扰动对大型发电机及电网的影响,建立了机–场–路–网耦合时步有限元仿真模型,实现了多段集中质量块弹簧机械轴系–电机二维瞬态电磁场–外电路–电网的全面耦合。模型不仅充分考虑了动态过程中不同时刻电机内电磁场畸变、饱和、涡流集肤效应及输变电系统参数等重要因素的影响,同时还进一步详细考虑了机械轴系的动态过程,包括各轴段传递的扭矩、阻尼转矩及各轴段转速的不同变化等因素的影响。为验证所建模型,对水力发电设备国家重点实验室内的动模实验系统搭建了仿真模型,并对机组120误同期并网工况进行了仿真及实验对比分析,结果表明该机–场–路–网耦合仿真模型正确、可靠。 展开更多
关键词 大型发电机 机网动态分析 机––网耦合 时步有限元
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永磁无刷单相电机场路耦合有限元仿真与实验研究 被引量:4
11
作者 宋腾飞 刘慧娟 +1 位作者 张千 张振洋 《机电工程》 CAS 2016年第11期1392-1397,共6页
针对永磁无刷单相电机在异步起动时必须借助起动副绕组而需进行电容切换,导致电机结构复杂和可靠性降低的问题,首先从电机的电磁设计入手,提出了一种电机磁路不对称、具有自起动能力的永磁无刷单相电机结构,然后采用V/f控制的变频控制方... 针对永磁无刷单相电机在异步起动时必须借助起动副绕组而需进行电容切换,导致电机结构复杂和可靠性降低的问题,首先从电机的电磁设计入手,提出了一种电机磁路不对称、具有自起动能力的永磁无刷单相电机结构,然后采用V/f控制的变频控制方法,实现了电机带额定负载的平滑自起动和稳定运行。并利用Maxwell软件建立了电机的场路耦合有限元仿真模型,对电机及其控制系统进行了仿真分析。最后利用样机及其控制器的实验平台对样机系统的各种运行状态进行了实验测试,并将实验结果与有限元仿真结果进行了对比分析,两者达到了很好的一致性。研究结果表明,气隙不对称永磁无刷单相电机系统具有自起动迅速、运动平稳、效率较高的特性,在空调等家用电器领域具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 永磁无刷单相电机 Maxwell软件 耦合有限元法仿真 v/f控制方法
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基于有限元场路耦合的十二相整流发电机系统定子匝间短路分析 被引量:12
12
作者 张艳辉 郑晓钦 +2 位作者 吴新振 林楠 魏锟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1842-1849,共8页
为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据... 为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据所建立的模型,对十二相整流发电机系统定子绕组匝间短路故障进行了研究,通过分析故障状态下系统的负载电压、相电压、相电流、短路电流等的变化特点,说明定子绕组匝间短路故障对系统产生的影响。通过仿真与实验结果对比,验证了该文所建模型的合理性和正确性。 展开更多
关键词 十二相整流发电机 定子绕组匝间短 有限元 耦合仿真
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基于场–路–运动耦合模型的超导电动悬浮列车特性研究 被引量:23
13
作者 王志涛 蔡尧 +3 位作者 龚天勇 刘康 李婧 马光同 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1162-1171,共10页
基于动态电路理论,该文建立"8"字形零磁通轨道线圈无交叉连接超导电动悬浮列车系统中悬浮导向结构的等效电路模型,推导超导磁体与轨道线圈之间的时变互感计算公式,采用能量法求解列车的悬浮力、导向力及磁阻力;利用日本山梨... 基于动态电路理论,该文建立"8"字形零磁通轨道线圈无交叉连接超导电动悬浮列车系统中悬浮导向结构的等效电路模型,推导超导磁体与轨道线圈之间的时变互感计算公式,采用能量法求解列车的悬浮力、导向力及磁阻力;利用日本山梨磁浮试验线的实测数据对等效电路模型进行验证。在此基础之上,最后建立"8"字形零磁通轨道线圈交叉连接系统场–路–运动耦合模型,研究电动悬浮列车的动态运行特性,揭示电磁力随横向偏移、悬浮高度的变化规律,同时阐述轨道线圈感应电流的形成机理。文中的研究结论将为国内超导电动悬浮技术的发展提供重要参考。 展开更多
关键词 超导电动悬浮 动态电理论 互感计算 –运动耦合模型
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基于场路直接耦合模型的交流电网直流偏磁电流分布研究 被引量:23
14
作者 阮江军 徐闻婕 +3 位作者 丁志锋 吴泳聪 孙翔 邹国平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1333-1340,共8页
直流输电系统单极大地方式运行会导致交流系统部分变压器处于直流偏磁状态。基于场路直接耦合方法,建立了±800 k V溪浙和±800 k V灵绍特高压输电工程的直流偏磁计算模型,确定了建模范围和地网参数,并对土壤模型进行了修正,将... 直流输电系统单极大地方式运行会导致交流系统部分变压器处于直流偏磁状态。基于场路直接耦合方法,建立了±800 k V溪浙和±800 k V灵绍特高压输电工程的直流偏磁计算模型,确定了建模范围和地网参数,并对土壤模型进行了修正,将直流偏磁电流计算值与现场测试结果进行了对比,测试站点的总的相对平均误差≤5%,验证了计算模型的准确性。进一步计算分析了单极大地运行方式下,直流接地极周围110 k V及以上电压等级变电站中变压器的直流偏磁电流分布规律,结果表明:站点的直流电流随着站点与直流接地极之间距离的增加而减小;多台变压器并列运行时,流过每台变压器的直流电流将大幅度下降;首末站点间跨度增大时,流经两站点的电流将增大。研究可为大型交流电网直流电流分布计算和直流偏磁治理提供参考。 展开更多
关键词 直流偏磁 变压器 耦合模型 高压直流输电 接地极 交流电网 电流分布
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开关磁阻电机驱动系统场路直接耦合的数学模型 被引量:23
15
作者 常国强 詹琼华 边敦新 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期70-73,共4页
通过提出开关磁阻电机驱动系统 (SRD)的电压源等效电路 ,并引入开关函数来反映各控制参数的影响 ,解决了开关磁阻电机磁场所满足的泊松方程和驱动系统电网络方程之间的耦合问题 ,建立了SRD系统场路直接耦合数学模型。该文所建模型已成... 通过提出开关磁阻电机驱动系统 (SRD)的电压源等效电路 ,并引入开关函数来反映各控制参数的影响 ,解决了开关磁阻电机磁场所满足的泊松方程和驱动系统电网络方程之间的耦合问题 ,建立了SRD系统场路直接耦合数学模型。该文所建模型已成功运用于四相SRD系统的多相运行研究 ,计算结果与试验结果基本吻合 ,为SRD一体化研究奠定了基础。 展开更多
关键词 开关磁阻电机驱动系统 耦合 等效电 数学模型
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大型变压器三维瞬态涡流场场路耦合模型 被引量:25
16
作者 梁振光 唐任远 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期17-22,共6页
为分析变压器在端口电压约束下的电磁过程 ,本文研究了三维电磁场的场路耦合问题。根据A法和T法的各自特点 ,考虑变压器绕组的结构特点 ,引入外施电压的耦合 ,分别建立基于A法和基于T法的变压器三维场路耦合模型。将两种方法用于变压器... 为分析变压器在端口电压约束下的电磁过程 ,本文研究了三维电磁场的场路耦合问题。根据A法和T法的各自特点 ,考虑变压器绕组的结构特点 ,引入外施电压的耦合 ,分别建立基于A法和基于T法的变压器三维场路耦合模型。将两种方法用于变压器绕组突发短路过程的计算 ,计算结果一致 ,但采用基于T法的三维场路耦合模型计算量小 。 展开更多
关键词 电磁 有限元 耦合 变压器
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基于励磁与调速控制的单机无穷大系统场-路-网时步有限元建模 被引量:7
17
作者 戈宝军 殷继伟 +2 位作者 陶大军 牛志雷 吕品 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期139-148,共10页
为了能更准确地分析在整个电力系统受到干扰或出现故障时发电机与电网相互影响的动态问题,建立含有励磁调节系统和转速控制系统的场-路-网耦合时步有限元模型。该模型不但考虑了发电机磁场饱和、畸变以及趋肤效应等非线性因素对电机的影... 为了能更准确地分析在整个电力系统受到干扰或出现故障时发电机与电网相互影响的动态问题,建立含有励磁调节系统和转速控制系统的场-路-网耦合时步有限元模型。该模型不但考虑了发电机磁场饱和、畸变以及趋肤效应等非线性因素对电机的影响,同时还考虑了转速的动态变化以及变压器和输电系统参数的影响,并给出了励磁调节系统和转速控制系统的实现方法。为验证模型的正确性,以一台1 407 MV·A汽轮发电机为例,采用该模型对发电机额定并网运行情况下,变压器二次侧(高压侧)A相断路器突然断开这一非全相暂态过程进行了仿真,并与传统的Park方程计算结果进行对比分析,验证了建立的场-路-网耦合时步有限元模型的正确性。 展开更多
关键词 单机无穷大系统 控制系统 --网耦合 时步有限元
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三相电力变压器的场路耦合模型及突发短路过程计算 被引量:9
18
作者 梁振光 唐任远 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期46-51,98,共7页
电力变压器在电网中运行,受到电网电压约束,分析其突发短路时的电磁过程,一般需要采用场路耦合的方法。T法具有求解变量少、计算代价小的优点,引入绕组的耦合电压项后,可用于电力变压器的计算。本文建立了三相变压器基于T-T0-W表述的场... 电力变压器在电网中运行,受到电网电压约束,分析其突发短路时的电磁过程,一般需要采用场路耦合的方法。T法具有求解变量少、计算代价小的优点,引入绕组的耦合电压项后,可用于电力变压器的计算。本文建立了三相变压器基于T-T0-W表述的场路耦合三维有限元模型,通过考虑变压器绕组的不同联接方式及多种负载情况,对变压器在不同短路情况进行了计算、分析。结果表明,在复杂短路过程中的短路电流可能超过突发三相短路时的最大电流。 展开更多
关键词 电力变压器 耦合 有限元
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开关电源的场路耦合模型分析 被引量:3
19
作者 张伟 王银 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期136-141,共6页
基于有限元法的ANSYS软件对简单的升压型BOOST开关变换电路进行了场路耦合建模并对其进行分析,将仿真结果与MATLAB/simulink环境下的仿真结果做了对比,通过实际演算验证了场路耦合电路模型是正确的。结合作者以前文章表明ANSYS软件适用... 基于有限元法的ANSYS软件对简单的升压型BOOST开关变换电路进行了场路耦合建模并对其进行分析,将仿真结果与MATLAB/simulink环境下的仿真结果做了对比,通过实际演算验证了场路耦合电路模型是正确的。结合作者以前文章表明ANSYS软件适用于电子器件及电路进行电磁场分析,为在电磁场分析方面做研究的工作人员及科研工作者提供了一种有效的参考方案。 展开更多
关键词 开关电源 ANSYS软件 有限元方法 BOOST电 耦合
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基于棱边元的三维定点谐波平衡有限元法及其在非线性问题中的应用
20
作者 高圣泽 赵小军 +3 位作者 刘兰荣 杜振斌 GAO Yanhui LU Junwei 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期332-341,共10页
为提升三维非线性电磁场仿真计算效率,提出了基于A、φ-A位组的三维定点谐波平衡有限元法。算法采用棱边元与节点元组合单元结构降低自由度,通过引入基于规范变换原则选取的标量位φ,保证矩阵方程的对称性。算法基于谐波平衡理论,实现... 为提升三维非线性电磁场仿真计算效率,提出了基于A、φ-A位组的三维定点谐波平衡有限元法。算法采用棱边元与节点元组合单元结构降低自由度,通过引入基于规范变换原则选取的标量位φ,保证矩阵方程的对称性。算法基于谐波平衡理论,实现了有限元方程系数矩阵的频域分解,使其适用于并行计算,并提出了直流分量定点磁阻率法及一种自适应的松弛因子选取方法,提升了算法非线性迭代的收敛速度。通过与传统时步有限元法及直流偏磁工况下的实验数据对比,验证了算法在三维涡流问题及考虑场路耦合的非线性问题上的有效性。在非线性工况下,分析了不同定点磁阻率选取方法对算法计算效率与收敛性能的影响。结果表明,在保证计算数值误差小于10-5时,相比其他定点磁阻率法,改进的定点磁阻率选取方法约降低31%的非线性迭代次数,29%的计算时间。 展开更多
关键词 谐波平衡法 定点技术 耦合 棱边 非线性问题
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