PSCAD变压器模型说明要点

PSCAD变压器模型说明要点
1.Introduction to Transformers(引⾔)
EMTDC中使⽤变压器有两种⽅法:经典⽅法和统⼀的磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit (UMEC))⽅法。
经典⽅法⽤来模拟同⼀变压器铁芯上的绕组。也就是说,每⼀相都是独⽴的,各单相变压器之间没有相互作⽤。⽽UMEC⽅法计及了相间的相互作⽤:由此,可以对3相3臂或3相5臂式变压器构造进⾏精确的模拟。
每⼀模型中,铁芯的⾮线性特征是最基本的不同。经典模型中的铁芯饱和是通过对选定绕组使⽤补偿注⼊电流实现的。UMEC ⽅法采⽤完全插值,采⽤分断线性化的?-I曲线来表征饱和特性。
2.Transformer Models Overview(变压器模型概述)
对电⼒系统进⾏电磁暂态分析过程中必然会出现变压器。PSCAD中有两种⽅法对变压器进⾏模拟:经典⽅法和UMEC⽅法。
经典⽅法仅限于单相设备,其中不同的绕组处于同⼀铁芯腿上。⽽UMEC⽅法,考虑到来铁芯的⼏何外形和相间的相互耦合因素。
除了以上的显著区别外,两种变压器模型之间最基本的区别是对铁芯⾮线性特性的描述。在经典模型中,⾮线性特性采⽤近似地基于“拐点”、“空⼼电抗”和额定电压的磁化电流曲线进⾏模拟。⽽UMEC模型则直接采⽤V-I曲线进⾏模拟。
与经典模型不同,UMEC模型没有配置在线分接头调整功能。但是,可以在指定绕组上设置分接头,不过分接头在仿真过程中不能动态调整。
3.1-Phase Auto Transformer(单相⾃耦变压器)
此组件基于经典⽅法模拟了单相⾃耦变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
4.3-Phase Star-Star Auto Transformer(三相星形连接的⾃耦变压
器)
此组件模拟了由3个单相构成的3相⾃耦变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
此组件有以下外部连接:
Top left connection: ⾼压侧
Top right connection: 低压侧
Bottom left connection: 三相绕组的星形连接点
其连接⽅式如下图所⽰:
5.Modeling Autotransformers(模拟⾃耦变压器)齿轮有限元分析
在PSCAD中,除了可直接使⽤上述的⾃耦变压器模型外,⽤户还可以借助现有的具有合适分接头的变
压器分模型可⾃⼰构造
⾃耦变模型。
如下图所⽰,其为单相⾃耦变的等效电路,使⽤了经典的单相变压器组件,其分接头位于⼆次侧(这是模拟⾃耦变的可⾏⽅法)。分接头可以设定⼀个较⼤的运⾏范围。
按如图所⽰构造的⾃耦变模型与实际的⾃耦变模型相⽐,在使⽤上有⼀些注意事项:
以上构造精确模拟了⾃耦变分接头在100%设定值时的情况。
分接头设定值的改变通过变压器匝数⽐的改变来模拟。分接头位于100%位置时的单位标么电抗和磁化电流⽤于计算新的电压变⽐(对应分接头位于其它位置)下的导纳。磁化⽀路(⾮理想变压器)置
于两个绕组电抗之间。
⽐如,如果忽略磁化电流,⼆次绕组带有分接头的导纳阵计算如下:
这⾥:
212L L a L =+,是从绕组1看去的绕组1和2之间的漏抗;
111
222
L V a L V =
=,变⽐; T=⼆次侧绕组分接头设定值。
给王虹的回信如果计及磁化电流,表达式于上类似不过更为复杂。
苍茫云海中秋月
6.Classical(经典模型)
6.11-Phase 2-Winding Transformer(单相两绕组变压器)
本组件基于经典模型构造⽅法模拟了单相两绕组变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
6.21-Phase 3-Winding Transformer(单相三绕组变压器)
本组件基于经典模型构造⽅法模拟单相三绕组变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
6.3 3-Phase 2-Winding Transformer(三相两绕组变压器)
本组件基于经典模型构造⽅法模拟三相两绕组变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
本组件可等效地由三个单相两绕组变压器连接构成,⽤户可以选择每侧绕组的互联形式,Y或Δ。经典模型中不考虑相间互感。如下图所⽰,即为使⽤单相变压器进⾏构
造的等效电路图。
6.4 3-Phase 3-Winding Transformer(三相三绕组变压器)
本组件基于经典模型构造⽅法模拟了三相三绕组变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
经典模型中不考虑相间的耦合。
6.5 3-Phase 4-Winding Transformer(三相四绕组变压器)
本组件基于经典模型构造⽅法模拟了三相四绕组变压器。⽤户可以选择采⽤磁化⽀路(线性铁芯)或注⼊电流模拟磁化特性。理想情况下,可以忽略磁化⽀路,变压器即为理想模式,仅保留串联的漏抗。
经典模型中不考虑相间的耦合。
6.6 The Classical Approach (经典⽅法)
解释互感理论可以两铁芯绕组为例进⾏说明。其如下图所⽰:
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这⾥:
11L =绕组1 的⾃感; 22L =绕组2的⾃感; 12L =绕组1、2之间的互感。
1V 和2V 分别为绕组1和2两端的电压。考虑到绕组之间的互感,描述两侧绕组电压电
流关系的⽅程式如下所⽰:scc
(6.1)
为了求解绕组电流。需要将电感矩阵求逆:
DIGITAL GAP
(6.2)
这⾥:
对于紧密耦合的绕组,即缠绕在变压器同⼀铁芯臂上,其变⽐定义为两绕组的匝数⽐。对于理想变压器,即为初级绕组和次级绕组的电压⽐。对于理想变压器两侧绕组的电压1E 和2E ,有以下关系式成⽴:
(6.3)

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