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鐵芯電抗器直流偏磁仿真驗證
作者：威博特鐵芯 發(fā)布時間：2019-03-30 15:01:18 瀏覽次數(shù)：本仿真在 MATLAB7． 1 的環(huán)境下進(jìn)行，實驗中用的鐵芯電抗器鐵芯為晶粒取向性硅鋼片，這種鐵芯材料的飽和密度大概在 1． 9 ～ 2． 0T。可以查到該型號硅鋼片的磁化曲線 B － H 數(shù)據(jù)表，再對數(shù)據(jù)表中的 B－ H 數(shù)據(jù)對進(jìn)行處理，擬合出 B － H 的函數(shù)曲線具體表達(dá)式，根據(jù)文獻(xiàn)擬合表達(dá)式采用:
式中 α1、α2、K 為擬合表達(dá)式的擬合系數(shù)。
利用 MATLAB 中的 cftool 工具得出其擬合系數(shù)分別為:
利用 MATLAB 中的 cftool 工具得出其擬合系數(shù)分別為:
擬合出的磁化曲線如圖 7 所示。可以從圖 7 顯然看出這種鐵芯材料的飽和密度確實大概在 1．9 ～2．0T。得出鐵芯電抗器的鐵芯硅鋼片磁化曲線和磁化曲線具體表達(dá)式后，在 MATLAB7． 1 的環(huán)境下仿真驗證。
假設(shè) PAPF 逆變器輸出的 a 相電流表達(dá)式近似為:
式中 Id 為 PAPF 逆變器輸出的 a 相電流的直流分量;B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度; H 為磁場強(qiáng)度。
上述方程組聯(lián)立可以得出磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與時間 t的函數(shù)關(guān)系式:
上述方程組聯(lián)立可以得出磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與時間 t的函數(shù)關(guān)系式:
已知 Ni = 500 匝，li = 0． 75m，代入數(shù)據(jù)得出 B =f( t) 的具體表達(dá)式。在 MATLAB7． 1 環(huán)境下編寫仿真程序，分別在 Id 為 0A、0． 1A、1A、5A 四種情況下進(jìn)行仿真，同時對 f( t) 進(jìn)行 FFT 變換，得出磁感應(yīng)強(qiáng)度 B仿真頻譜圖如圖 8。
由于磁場感應(yīng)強(qiáng)度 B 產(chǎn)生感應(yīng)磁通，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由電磁感應(yīng)定律可知，它們的相互關(guān)系可以表示為:
由式( 14) 可知，感應(yīng)電流 i' ( t) 的諧波分量和 B的諧波分量相同。由圖 8( a) 中所示的仿真結(jié)果可以看出，當(dāng) Id = 0A 時，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B1 主要以 3、5、7 等奇次諧波分量為主，幾乎沒有偶次諧波分量，故感應(yīng)電流 i1 '( t) 也主要以 3、5、7 等奇次諧波電流為主，偶次諧波電流很小; 但是由圖 8( b) 所示，當(dāng) Id = 0． 1A時，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B2 不僅含有 3、5、7 等奇次諧波分量，而且還出現(xiàn)了較大幅值的 2、4、6 等偶次諧波分量，相對應(yīng)地感應(yīng)電流 i2 '( t) 中也將會出現(xiàn)較大的偶次諧波分量; 隨著直流分量的增大，如 Id = 1A，Id = 5A 時，偶次諧波幅值進(jìn)一步增大，其中 2 次諧波增幅大，如圖 8( c) 、( d) 所示。由此可見，圖 8 仿真圖像顯示的結(jié)果驗證了 PAPF 輸出濾波器中的鐵芯電抗器直流偏磁產(chǎn)生了額外的偶次諧波，并和有效的諧波補(bǔ)償電流一起注入到電網(wǎng)，直接影響到 PAPF 的濾波性能。