基于R-L分数阶导数的动态J-A磁滞模型及其特征参数辨识算法 被引量：15

1

作者 陈彬 秦小彬 +3 位作者 唐波 刘任 张建功 万妮娜 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4590-4602,共13页

在高频、直流偏磁等非标准磁化条件下,电力变压器的铁心损耗显著增加,造成其性能恶化。为实现对高频、直流偏磁下铁磁材料动态磁滞特性与损耗的准确模拟,该文首先在静态J-A模型中引入直流磁密,推导得到适用于描述直流偏磁条件下铁磁材... 在高频、直流偏磁等非标准磁化条件下,电力变压器的铁心损耗显著增加,造成其性能恶化。为实现对高频、直流偏磁下铁磁材料动态磁滞特性与损耗的准确模拟,该文首先在静态J-A模型中引入直流磁密,推导得到适用于描述直流偏磁条件下铁磁材料磁滞特性的静态J-A修正模型;然后引入R-L型分数阶导数对高频条件下涡流场及涡流损耗表达式进行改进,考虑涡流与剩余损耗对高频条件下磁化物理机制的影响,建立动态J-A模型;最后引入模拟退火算法,以损耗计算值与实测值之间的均方根误差最小化作为优化算法的目标函数,辨识模型中阻尼系数与分数阶导数阶次的全局最优值。将动态J-A模型模拟的磁滞回线和损耗与实验数据进行对比,结果表明:对高频磁场叠加直流偏磁条件下磁滞回线面积模拟误差绝对值为7.84%,损耗预测的平均绝对误差为7.35%,验证该文所提方法的准确性。 展开更多

关键词 铁磁材料 直流偏磁 高频磁化 动态j-a磁滞模型 分数阶导数

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基于PSO算法的GMM改进J-A磁滞模型的参数辨识与验证 被引量：7

2

作者 滕峰成 王珊珊 +1 位作者 杨雪璠 吕登岩 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期1193-1199,共7页

为了解决现有的GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,基于经典的J-A磁滞模型提出了一种改进的适用于低频(<120 Hz)条件下的J-A模型。采用粒子群(PSO)算法对改进后的J-A模型进行了分段参数辨识与优化,提高了模型的预测精度。搭建了相应... 为了解决现有的GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,基于经典的J-A磁滞模型提出了一种改进的适用于低频(<120 Hz)条件下的J-A模型。采用粒子群(PSO)算法对改进后的J-A模型进行了分段参数辨识与优化,提高了模型的预测精度。搭建了相应的GMM-FBG交流电流传感系统实验平台,运用所提出的改进的J-A模型对GMM-FBG电流传感器进行了磁滞建模和实验验证。实验及仿真结果证实该模型具有良好的预测性,模型的预测误差在2.5%以内,传感系统的电流测量灵敏度达到0.067 nm/A。 展开更多

关键词 计量学 GMM-FBG电流传感器 j-a磁滞模型 PSO算法 参数辨识

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基于损耗统计理论与J-A磁滞模型的直流偏磁下磁性材料损耗计算方法 被引量：29

3

作者 刘任 李琳 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4062-4069,共8页

当磁性材料具有直流偏磁分量时,其损耗将会显著增加,准确计算该类材料在直流偏磁下的损耗对磁性元器件的优化设计具有重要意义。然而,现有方法并未从直流偏磁影响损耗的基本原理出发,所提求解公式偏向经验,缺乏物理基础。为此,在基于损... 当磁性材料具有直流偏磁分量时,其损耗将会显著增加,准确计算该类材料在直流偏磁下的损耗对磁性元器件的优化设计具有重要意义。然而,现有方法并未从直流偏磁影响损耗的基本原理出发,所提求解公式偏向经验,缺乏物理基础。为此,在基于损耗统计理论分析直流偏磁对磁滞、涡流及剩余损耗各自作用特征的基础上,提出了一种基于损耗统计理论与Jiles-Atherton(J-A)磁滞模型结合的直流偏磁下磁性材料损耗半解析算法。该算法利用J-A磁滞模型求解直流偏磁下的磁滞损耗,而涡流损耗和剩余损耗的计算则运用损耗统计理论推导的解析公式;同时,针对剩余损耗统计参数难以提取的问题,提出在通过直流偏磁实验辨识该参数分布规律的基础上,引入有理函数对其进行准确拟合。最后,将仿真计算值与实验测量值进行对比,结果表明所提算法的最大相对误差仅为8.49%,验证了该算法的准确性。 展开更多

关键词 直流偏磁 磁性材料 功率损耗 损耗统计理论 j-a磁滞模型

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基于损耗统计理论的动态J-A磁滞模型 被引量：13

4

作者 赵越 李琳 +2 位作者 刘任 韩钰 刘洋 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期90-96,共7页

针对传统基于损耗分离经验法的动态J-A模型缺乏物理基础、精度较低的问题,通过借鉴磁场强度分离的理念,将损耗统计理论引入原始静态J-A模型,提出了一种基于损耗统计理论的新型动态J-A模型。其中,静态磁场强度分量利用静态J-A模型求解,... 针对传统基于损耗分离经验法的动态J-A模型缺乏物理基础、精度较低的问题,通过借鉴磁场强度分离的理念,将损耗统计理论引入原始静态J-A模型,提出了一种基于损耗统计理论的新型动态J-A模型。其中,静态磁场强度分量利用静态J-A模型求解,而涡流及剩余磁场强度分量则根据损耗统计理论推导而得。通过将计算结果与测量结果对比,表明本文所提动态J-A模型相比于传统基于损耗分离经验法的动态J-A模型精度较高,模型参数物理意义更为明确。 展开更多

关键词 j-a磁滞模型 磁场强度分离 损耗统计理论

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计及谐波的J-A磁滞模型修正 被引量：1

5

作者 肖贤博 徐启峰 +2 位作者 吴姝婷 黄奕钒 谭巧 《电力工程技术》 北大核心 2023年第5期205-213,共9页

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦... J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。 展开更多

关键词 电磁式电流互感器 j-a磁滞模型 谐波 参数修正 遗传退火算法 线性叠加

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基于麻雀搜索与遗传算法的J-A磁滞模型参数辨识方法 被引量：17

6

作者 李丹丹 吴宇翔 +1 位作者 朱聪聪 李仲康 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期4181-4188,共8页

Jlies-Atherton(J-A)磁滞模型具有参数较少、物理意义清晰等优点,在电磁材料磁特性模拟研究中被广泛应用。针对当前J-A模型参数辨识所使用的混合优化算法存在的精度低、耗时久等问题,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)和麻... Jlies-Atherton(J-A)磁滞模型具有参数较少、物理意义清晰等优点,在电磁材料磁特性模拟研究中被广泛应用。针对当前J-A模型参数辨识所使用的混合优化算法存在的精度低、耗时久等问题,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的混合优化算法,以实现对J-A磁滞模型参数的快速、精确辨识。在算法初期,采用Tent混沌映射提高GA的全局搜索精度,使其快速收敛至J-A磁滞模型参数的全局最优值所在区间;在满足切换准则后,将GA的当前解赋值给SSA;在算法后期,融合反向学习和高斯变异增强SSA的局部搜索能力,使其快速收敛于模型参数的全局最优值,从而得到一种适用于J-A磁滞模型参数精确辨识的混合优化算法。仿真分析和实验验证结果表明:与GA、SSA及现有的两种混合优化算法相比,该算法在辨识模型参数时收敛速度更快、辨识精度更高,且基于该算法所辨识参数生成的模拟磁滞曲线与实测磁滞曲线吻合较好,验证了该算法的实用性和有效性。 展开更多

关键词 j-a磁滞模型 遗传算法 麻雀搜索算法 参数辨识方法 混合优化算法 磁滞特性模拟

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一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行监测方法 被引量：7

7

作者 方园 施仁毅 +2 位作者 夏家辉 阮建雄 陈锴 《电力工程技术》 2019年第5期177-184,共8页

变压器由于其特殊的电磁特性,在运行中可能会出现各种隐性且未能触发相关保护的故障,危及设备以及电网的安全稳定运行,文中提出一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行状态监测的方法,目的在于辅助运维人员判断变压器在实际运行中可能会... 变压器由于其特殊的电磁特性,在运行中可能会出现各种隐性且未能触发相关保护的故障,危及设备以及电网的安全稳定运行,文中提出一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行状态监测的方法,目的在于辅助运维人员判断变压器在实际运行中可能会出现的各种故障。首先建立基于J-A磁滞理论的变压器模型,然后采集对实际运行中变压器的相关波形,利用小波变换分析实时工况下变压器时波形与所建立的变压器模型预测波形进行误差校验,通过校验结果来判断变压器是否正常工作,最后,通过仿真实验,验证了所提监测方法的可靠性。 展开更多

关键词 j-a磁滞模型 变压器 小波变换 能量损耗 在线监测

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基于J-A模型对直流偏磁条件下变压器励磁电流的模拟及实验研究 被引量：38

8

作者 白保东 赵晓旋 +2 位作者 陈德志 王佳音 李宝鹏 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第S2期162-166,共5页

针对电力变压器发生直流偏磁时,产生的励磁电流畸变、谐波及损耗增大问题,本文从直流偏磁产生的机理出发,基于J-A模型理论,从能量平衡原理的角度,利用该模型对无直流偏磁及直流偏磁下的变压器铁心励磁电流及磁滞回线进行仿真模拟及实验... 针对电力变压器发生直流偏磁时,产生的励磁电流畸变、谐波及损耗增大问题,本文从直流偏磁产生的机理出发,基于J-A模型理论,从能量平衡原理的角度,利用该模型对无直流偏磁及直流偏磁下的变压器铁心励磁电流及磁滞回线进行仿真模拟及实验研究。重点讨论了J-A磁滞模型的原理,参数识别。仿真及实验结果表明,该模型能够很好的描述直流偏磁下电力变压器铁心励磁电流和磁滞回线的波形特征,为研究直流偏磁下电力变压器的性能提供了有效的方法。 展开更多

关键词 直流偏磁 电力变压器 励磁电流 j-a磁滞模型

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基于人工鱼群与Levenberg-Marquardt混合算法的Jiles-Atherton磁滞模型参数提取 被引量：5

9

作者 赵越 李琳 刘任 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第6期21-27,51,共8页

准确高效地提取J-A磁滞模型参数,是利用该模型模拟磁性元件磁滞特性的首要任务。针对现有J-A模型参数提取方法存在的求解精度低且仿真耗时的问题,提出了一种基于人工鱼群算法与L-M算法混合的J-A模型参数辨识方法。首先,根据人工鱼群算... 准确高效地提取J-A磁滞模型参数,是利用该模型模拟磁性元件磁滞特性的首要任务。针对现有J-A模型参数提取方法存在的求解精度低且仿真耗时的问题,提出了一种基于人工鱼群算法与L-M算法混合的J-A模型参数辨识方法。首先,根据人工鱼群算法全局搜索能力强的特点,将其运用于J-A模型参数全局最优解所在区域的定位当中;在满足切换过渡准则后,人工鱼群算法终止迭代并切换至L-M算法;此时,L-M算法利用其局部寻优能力强的优势,将人工鱼群算法提供的最优解作为初始值,快速收敛于全局最优解。仿真及实验结果表明,所提混合算法不仅求解精度较高,同时收敛速度更快。 展开更多

关键词 j-a磁滞模型 参数提取 人工鱼群算法 L-M算法

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非正弦激励下高频变压器铁心动态磁滞特性模拟方法 被引量：6

10

作者 陈彬 蔡文杰 +3 位作者 冯昱璋 唐波 王帅兵 黄力 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期5420-5430,I0034,共12页

高频变压器是DC/DC变换器的核心部件,其激励波形一般为非正弦波,工作频率可达数千赫兹以上,导致铁心损耗显著增加,准确模拟非正弦激励下高频变压器铁心动态磁滞特性,有助于铁心损耗计算以及变压器的电磁暂态分析。首先,该文考虑铁心磁... 高频变压器是DC/DC变换器的核心部件,其激励波形一般为非正弦波,工作频率可达数千赫兹以上,导致铁心损耗显著增加,准确模拟非正弦激励下高频变压器铁心动态磁滞特性,有助于铁心损耗计算以及变压器的电磁暂态分析。首先,该文考虑铁心磁化物理过程,利用系统级电力电子仿真软件PLECS中底层模块和语言编写程序,建立基于静态J-A磁滞模型和磁导-电容类比法的铁心静态磁滞磁导模型;然后,考虑高频条件下涡流效应与弛豫效应对铁心动态磁滞特性的影响,根据损耗统计理论建立铁心动态磁滞磁导模型;最后,基于模拟退火与Levinberg-Marquardt混合算法提取静态J-A磁滞模型参数,根据铁心损耗特性曲线采用最小二乘法提取动态损耗系数。对比分析不同占空比、高频方波电压激励下电流波形以及磁滞回线的仿真结果与实验测量结果,验证了模型的有效性。 展开更多

关键词 j-a磁滞模型 铁心损耗 磁导-电容类比 非正弦激励 磁滞特性

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旋转磁化下逆矢量Jiles-Atherton磁滞模型改进 被引量：16

11

作者 王旭 张艳丽 +2 位作者 唐伟 姜伟 谢德馨 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第A02期257-262,共6页

旋转磁化引起的铁心损耗大于交变损耗,而铁损的准确计算是高功率密度电机优化设计的前提和基础。为了更准确地描述旋转磁化下电工钢片的矢量磁滞特性,本文基于对JilesAtherton(J-A)磁滞模型物理本质的分析,提出将标量J-A磁滞模型中对非... 旋转磁化引起的铁心损耗大于交变损耗,而铁损的准确计算是高功率密度电机优化设计的前提和基础。为了更准确地描述旋转磁化下电工钢片的矢量磁滞特性,本文基于对JilesAtherton(J-A)磁滞模型物理本质的分析,提出将标量J-A磁滞模型中对非磁滞磁化强度的修正引入到逆矢量J-A磁滞模型中,用以预估旋转磁化下电工钢片的磁滞特性。同时,基于电工钢片旋转磁特性测量数据,对模型参数优化结果影响较大的饱和磁化强度进行数据拟合,确定其初值,完成了所提出的改进型逆矢量J-A磁滞模型参数求解。最后,将旋转磁特性测量结果与模型计算结果进行比较,验证考虑非磁滞磁化强度修正的逆矢量J-A磁滞模型可以较好地描述旋转矢量磁滞现象。 展开更多

关键词 旋转磁化 电工钢片 j-a磁滞模型 非磁滞磁化强度

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基于随机性与确定性混合优化算法的Jiles-Atherton磁滞模型参数提取 被引量：36

12

作者 刘任 李琳 +2 位作者 王亚琦 韩钰 刘洋 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期2260-2268,共9页

基于J-A磁滞模型模拟铁磁材料磁滞特性的关键是模型参数的精确快速辨识。该文针对现有J-A磁滞模型参数提取方法存在的收敛速度慢、求解精度低的问题,提出一种基于随机性优化算法--模拟退火(SA)与确定性优化算法--Levengerg-Marquardt(L... 基于J-A磁滞模型模拟铁磁材料磁滞特性的关键是模型参数的精确快速辨识。该文针对现有J-A磁滞模型参数提取方法存在的收敛速度慢、求解精度低的问题,提出一种基于随机性优化算法--模拟退火(SA)与确定性优化算法--Levengerg-Marquardt(L-M)混合的J-A模型参数提取方法,该方法综合了SA算法全局搜索能力强以及L-M算法局部收敛速度快的优点。在迭代优化初期,采用SA算法快速锁定J-A模型参数的优化区域;继而根据引入的普适性混合算法切换过渡准则,将SA算法当前解赋予L-M算法;针对基于传统L-M算法提取J-A模型参数出现的病态矩阵问题,该文将J-A模型参数的灵敏度函数矩阵进行归一化处理,从而推导出适用于J-A模型参数快速辨识的归一化L-M算法,该算法在接收到SA算法提供的优化解后,将其作为该算法局部搜索的初始值。仿真及实验结果表明,所提混合算法兼具收敛速度快、提取精度高的优异性能。 展开更多

关键词 j-a磁滞模型 参数提取 随机性优化算法 确定性优化算法

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耦合磁滞的电-机械转换器多场建模及参数优化 被引量：4

13

作者 陈淑梅 柯旭锟 +3 位作者 吴荣钰 黄惠 杜恒 李雨铮 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4271-4281,共11页

为准确描述微小型电-机械转换器的频响受磁路敏感参数的影响规律,提出融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固耦合多场的仿真模型,模拟转换器毫秒级的动态响应。首先,根据转换器的结构原理及各物理量的作用关系,在COMSOL平台中建立转换器电-磁... 为准确描述微小型电-机械转换器的频响受磁路敏感参数的影响规律,提出融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固耦合多场的仿真模型,模拟转换器毫秒级的动态响应。首先,根据转换器的结构原理及各物理量的作用关系,在COMSOL平台中建立转换器电-磁-固耦合动态仿真模型,并引入J-A模型描述高频激励下的动态磁滞特性;然后,搭建电-机械转换器高频电磁力测试台以验证仿真模型准确性;最后,基于所建模型对转换器的影响频响的关键参数进行分析,得出激励电压、线圈匝数、衔铁长度和弹簧刚度的优化方法。研究结果表明:本文提出的融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固多场耦合仿真模型的最大电磁力仿真结果与实验结果的相对误差仅为0.65%;电-机械转化器的激励电压应控制在12~15 V之间,衔铁长度取值范围为8.0~10.8 mm,线圈匝数可选220匝,弹簧刚度范围应为8~14 N/mm。 展开更多

关键词 微小型电-机械转换器 多物理场耦合 j-a磁滞模型 参数分析

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考虑频率效应的正弦及直流偏磁条件电工钢磁滞特性模拟及验证 被引量：10

14

作者 赵志刚 马习纹 姬俊安 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第23期8178-8186,共9页

为研究频率对正弦及直流偏磁条件磁性材料磁滞特性的影响,该文在静态J-A磁滞模型的基础上,考虑动态损耗对磁滞回线的影响,建立动态J-A磁滞模型,并利用混合优化算法和损耗分离理论提取静态模型参数与动态损耗系数。搭建磁性能测试系统,... 为研究频率对正弦及直流偏磁条件磁性材料磁滞特性的影响,该文在静态J-A磁滞模型的基础上,考虑动态损耗对磁滞回线的影响,建立动态J-A磁滞模型,并利用混合优化算法和损耗分离理论提取静态模型参数与动态损耗系数。搭建磁性能测试系统,实验获得不同频率正弦及直流偏磁工况电工钢磁滞特性与损耗特性数据,分析频率对磁滞特性的影响规律。基于该规律提出一种可以考虑静态参数频率效应的磁滞建模方法,并用于模拟不同频率正弦及偏磁工况电工钢磁滞特性。通过与实验数据进行对比,结果表明:相较于传统建模方法,该文所提建模方法的仿真结果与实测磁滞特性数据吻合较好,验证了建模方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 直流偏磁 频率效应 动态j-a磁滞模型 磁滞特性

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直流分量和谐波分量对电流互感器传输特性影响 被引量：9

15

作者 王亮 曾伟杰 +3 位作者 田娟 戴莲丹 刘型志 崔晨辉 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1-8,共8页

电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰,影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素,然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电... 电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰,影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素,然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电流互感器比值误差和相角误差影响的程度,为电流互感器在不同工况干扰下的误差提供了参考数据。仿真和实验结果一致表明,由于直流分量可能更多地转化成励磁电流,使得铁心励磁特性变差,从而对误差造成更大的影响,比值误差差影响最高在1%左右;而谐波分量产生的交变磁通可以通过铁心耦合到二次侧,所以谐波分量对误差的影响较小,比值误差影响不超过0.1%。 展开更多

关键词 电能计量 电流互感器 传输特性 j-a磁滞模型 比值误差 相角误差

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