一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法、系统及设备

1.本发明涉及变压器领域，特别是涉及一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法、系统及设备。


背景技术：

2.非晶铁心和硅钢铁心是当前常用的两种变压器铁心形式。其中，非晶铁心具有空载损耗低的优点，但存在振动噪声大、抗短路能力差和工作磁通密度低的缺点；而硅钢铁心则完全相反，具有振动噪声小、抗短路能力强和工作磁通密度高的优点，具有空载损耗大的缺点。也即，当前铁心不能同时兼顾低空载损耗、低振动噪声和高抗短路能力。将非晶铁心和硅钢铁心进行装配组合形成非晶-硅钢组合铁心可以综合两种形式铁心的优点。
3.由于非晶和硅钢两种软磁材料的磁导率差异，磁化时虽然组合铁心的磁通量外特性呈正弦变化，但是在组合铁心内部，非晶和硅钢的磁通密度分布呈非正弦。由于软磁材料的非线性磁化特性，通过建立组合铁心的等效磁阻网络计算磁通密度分布将出现在饱和阶段不收敛的情况，导致目前对组合铁心的磁化机理分析结果不够准确。此外，磁滞效应作为铁心磁化时的重要特征，将该效应考虑到电路-磁路耦合模型中对准确计算组合铁心的励磁电流和磁通密度分布十分必要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法、系统及设备，可提高单相非晶-硅钢组合铁心的磁化分析结果的准确度。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，所述单相非晶-硅钢组合铁心包括励磁线圈、非晶铁心及硅钢铁心，所述励磁线圈绕过所述非晶铁心及所述硅钢铁心，所述单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法包括：
7.获取单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数、所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线；
8.基于所述结构参数建立所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型；
9.根据所述等效电路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程；
10.根据所述等效磁路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的磁场方程；
11.基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率；
12.根据所述回路电压方程、所述磁场方程、所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型；
13.对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。
14.可选地，所述回路电压方程为：
[0015][0016]
其中，u为激励电压，r为励磁线圈的电阻，i为励磁电流，l为漏电感，t为时刻，n为励磁线圈的匝数，s
t
为单相非晶-硅钢组合铁心的总截面积，bm为单相非晶-硅钢组合铁心的磁通密度。
[0017]
可选地，所述磁场方程为：
[0018]
hala＝ni；
[0019]hs
ls＝ni；
[0020]
其中，ha为非晶铁心的磁场强度，hs为硅钢铁心的磁场强度，la为非晶铁心的磁路长度，la＝2(h-2d)+2(w-2d)+dπ，ls为硅钢铁心的磁路长度，ls＝2(h-d)+2(w-d)，h为单相非晶-硅钢组合铁心的高度，w为单相非晶-硅钢组合铁心的厚度，d为单相非晶-硅钢组合铁心的铁轭宽度，i为励磁电流，n为励磁线圈的匝数。
[0021]
可选地，jiles-atherton磁滞模型为：
[0022][0023]
其中，m为磁化强度，h为单相非晶-硅钢组合铁心的高度，c为可逆磁化系数，m
an
为无磁滞磁化强度，ms为饱和磁化强度，a为无磁滞磁化曲线的形状系数，k为不可逆损耗系数，δ为方向系数，he为有效磁场强度，he＝h+αm，α为磁畴内耦合的平均场系数。
[0024]
可选地，基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，具体包括：
[0025]
根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法提取jiles-atherton磁滞模型的未知参数值；所述未知参数值包括饱和磁化强度、无磁滞磁化曲线的形状系数、磁畴内耦合的平均场系数、不可逆损耗系数及可逆磁化系数；
[0026]
基于jiles-atherton磁滞模型及所述未知参数值，根据非晶铁心及硅钢铁心的非线性本构关系，确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率。
[0027]
可选地，所述等效电路-磁路耦合模型为：
[0028][0029]
其中，i为励磁电流，t为时刻，l为漏电感，n为励磁线圈的匝数，sa为非晶铁心的截
面积，la为非晶铁心的磁路长度，ba为非晶铁心的磁通密度，ha为非晶铁心的磁场强度，为非晶铁心的微分磁导率，ss为硅钢铁心的截面积，ls为硅钢铁心的磁路长度，bs为硅钢铁心的磁通密度，hs为硅钢铁心的磁场强度，为硅钢铁心的微分磁导率，u为激励电压，r为励磁线圈的电阻。
[0030]
可选地，采用四阶龙格库塔算法对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。
[0031]
为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
[0032]
一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统，包括：
[0033]
数据获取单元，用于获取单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数、所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线；
[0034]
电磁模型建立单元，与所述数据获取单元连接，用于基于所述结构参数建立所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型；
[0035]
电压方程确定单元，与所述电磁模型建立单元连接，用于根据所述等效电路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程；
[0036]
磁场方程确定单元，与所述电磁模型建立单元连接，用于根据所述等效磁路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的磁场方程；
[0037]
微分磁导率确定单元，与所述数据获取单元连接，用于基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率；
[0038]
耦合模型建立单元，分别与所述电压方程确定单元、所述磁场方程确定单元及所述微分磁导率确定单元连接，用于根据所述回路电压方程、所述磁场方程、所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型；
[0039]
求解单元，与所述耦合模型建立单元连接，用于对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。
[0040]
为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
[0041]
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法。
[0042]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0043]
本发明基于单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数分别建立等效电路模型及等效磁路模型，并基于jiles-atherton磁滞模型，根据非晶铁心的磁滞回线及硅钢铁心的磁滞回线，确定非晶铁心的微分磁导率及硅钢铁心的微分磁导率，然后根据等效电路模型、等效磁路模型、非晶铁心的微分磁导率及硅钢铁心的微分磁导率，建立单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型，进而求解得到单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果，通过建立等效电路-磁路耦合模型，并在模型中考虑磁滞效应，能够准确求解励磁电流及磁通密度分布情况，进而提高了单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析结果的准确性。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
图1为单相-硅钢组合铁心的立体结构图；
[0046]
图2为单相-硅钢组合铁心的主视图；
[0047]
图3为单相-硅钢组合铁心的左视图；
[0048]
图4为单相-硅钢组合铁心的俯视图；
[0049]
图5为本发明单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法的流程图；
[0050]
图6为单相非晶-硅钢组合铁心的空载等效电路模型示意图；
[0051]
图7为单相非晶-硅钢组合铁心的等效磁路模型示意图；
[0052]
图8为非晶铁心的磁滞回线；
[0053]
图9为硅钢铁心的磁滞回线；
[0054]
图10为单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流计算结果图；
[0055]
图11为单相非晶-硅钢组合铁心的磁通密度分布结果图；
[0056]
图12为非晶铁心的磁通密度分布结果图；
[0057]
图13为硅钢铁心的磁通密度分布结果图；
[0058]
图14为本发明单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统的模块示意图。
[0059]
符号说明：
[0060]
硅钢铁心-11，非晶铁心-12，励磁线圈-13，数据获取单元-21，电磁模型建立单元-22，电压方程确定单元-23，磁场方程确定单元-24，微分磁导率确定单元-25，耦合模型建立单元-26，求解单元-27。
具体实施方式
[0061]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0062]
本发明的目的是提供一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法、系统及设备，通过建立单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型，并在模型中考虑磁滞效应，以提高单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析结果的准确性。
[0063]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0064]
实施例一
[0065]
如图1至图4所示，单相-硅钢组合铁心包括励磁线圈13、非晶铁心12及硅钢铁心11。励磁线圈13绕过非晶铁心12及硅钢铁心11。
[0066]
如图5所示，本实施例提供一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，包括：
[0067]
s1：获取单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数、所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅
钢铁心的磁滞回线。
[0068]
s2：基于所述结构参数建立所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型。具体地，如图6所示，本发明根据单相非晶-硅钢组合铁心的结构建立其空载等效电路模型。图中，ra为非晶铁心的电阻，rs为硅钢铁心的电阻，φa为非晶铁心的磁通量，φs为硅钢铁心的磁通量。
[0069]
s3：根据所述等效电路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程。
[0070]
具体地，根据kvl(基尔霍夫电压定律)可得到电路等效模型的电压回路方程：
[0071][0072][0073]
结合公式(1)和公式(2)，并且φm＝bms
t
，可得到单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程：
[0074][0075]
其中，u为激励电压，r为励磁线圈的电阻，i为励磁电流，l为漏电感，t为时刻，e为磁动势，φm为磁通量，n为励磁线圈的匝数，s
t
为单相非晶-硅钢组合铁心的总截面积，s
t
＝sa+ss，sa＝kadwa，ss＝ksdws，d为单相非晶-硅钢组合铁心的铁轭宽度，sa为非晶铁心的截面积，ss为硅钢铁心的截面积，wa为非晶铁心的厚度，ws为硅钢铁心的厚度，ka为非晶铁心的叠片系数，ks为硅钢铁心的叠片系数，在本实施例中，ka＝0.86，ks＝0.97，bm为单相非晶-硅钢组合铁心的磁通密度，u为励磁电压的有效值，f为励磁频率。
[0076]
s4：根据所述等效磁路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的磁场方程。
[0077]
具体地，由组合铁心结构可知，励磁线圈同时绕过非晶铁心和硅钢铁心，因此非晶铁心和硅钢铁心相当于磁路并联，其等效磁路模型如图7所示，基于该等效磁路模型，根据安培环路定理可得磁场方程：
[0078]
hala＝ni；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0079]hs
ls＝ni；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0080]
其中，ha为非晶铁心的磁场强度，hs为硅钢铁心的磁场强度，la为非晶铁心的磁路长度，la＝2(h-2d)+2(w-2d)+dπ，ls为硅钢铁心的磁路长度，ls＝2(h-d)+2(w-d)，h为单相非晶-硅钢组合铁心的高度，d为单相非晶-硅钢组合铁心的铁轭宽度，w为单相非晶-硅钢组合铁心的厚度，i为励磁电流，n为励磁线圈的匝数。
[0081]
根据磁通连续性定理，可得：bms
t
＝basa+bsss；其中，ba为非晶铁心的磁通密度，bs为硅钢铁心的磁通密度。
[0082]
s5：基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率。
[0083]
在本实施例中，采用jiles-atherton磁滞模型表征非晶铁心和硅钢铁心的微分磁
导率，其表达式为：
[0084][0085]
其中，m为磁化强度，h为单相非晶-硅钢组合铁心的高度，c为可逆磁化系数，m
an
为无磁滞磁化强度，ms为饱和磁化强度，a为无磁滞磁化曲线的形状系数，k为不可逆损耗系数，δ为方向系数，当dh/dt＞0时，δ＝1，当dh/dt＜0时，δ＝-1，he为有效磁场强度，he＝h+αm，α为磁畴内耦合的平均场系数。
[0086]
进一步地，s5包括：根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法提取jiles-atherton磁滞模型的未知参数值；所述未知参数值包括饱和磁化强度ms、无磁滞磁化曲线的形状系数a、磁畴内耦合的平均场系数α、不可逆损耗系数k及可逆磁化系数c。非晶铁心的磁滞回线如图8所示，硅钢铁心的磁滞回线如图9所示。
[0087]
基于jiles-atherton磁滞模型及所述未知参数值，根据非晶铁心及硅钢铁心的非线性本构关系，确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率。
[0088]
具体地，根据软磁材料(非晶或钢轨)的非线性本构关系b＝μ0(h+m)，可得：
[0089][0090]
其中，b为软磁材料(非晶或钢轨)的磁通密度，μ0为真空中的磁导率。
[0091]
s6：根据所述回路电压方程、所述磁场方程、所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型。
[0092]
本发明建立的等效电路-磁路耦合模型为：
[0093][0094]
其中，i为励磁电流，t为时刻，l为漏电感，n为励磁线圈的匝数，sa为非晶铁心的截面积，la为非晶铁心的磁路长度，ba为非晶铁心的磁通密度，ha为非晶铁心的磁场强度，为非晶铁心的微分磁导率，ss为硅钢铁心的截面积，ls为硅钢铁心的磁路长度，bs为硅钢铁心的磁通密度，hs为硅钢铁心的磁场强度，为硅钢铁心的微分磁导率，u为激励电压，r为励磁线圈的电阻。
[0095]
s7：对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。在本实施例中，采用四阶龙格库塔算法对所述等效电路-磁路耦合模型求解。
[0096]
为了更好的理解本发明的方案，下面具体介绍四阶龙格库塔算法对等效电路-磁
路耦合模型的求解过程。
[0097]
(1)设置励磁电流的初始值i0在第j个时间步的初值(此时j＝0)，设置迭代时间步长δt，并令
[0098]
(2)计算第j个时间步的参量h1：
[0099]
h1＝f(t,ij)。f()即为等效电路-磁路耦合模型。
[0100]
(3)计算第j个时间步的参量h2：
[0101][0102]
(4)计算第j个时间步的参量h3：
[0103][0104]
(5)计算第j个时间步的参量h4：
[0105]
h4＝f(t+δt,ij+δt
·
h3)。
[0106]
(6)计算第j+1个时间步的励磁电流值：
[0107][0108]
(7)将第j+1个时间步的励磁电流值作为新的初始值，重复(2)-(6)，计算下一个时间步的励磁电流值，达到预设时间停止计算。
[0109]
本发明最终求解得到励磁电流，如图10所示，再根据励磁电流的计算结果，结合磁通密度的计算公式、磁场方程以及等效电路-磁路耦合模型计算得到单相非晶-硅钢组合铁心各的部分磁通密度分布结果，如图11至图13所示。
[0110]
本发明可以准确求解单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流，并在此基础上计算组合铁心的磁通密度分布结果，进而指导组合铁心损耗、噪声评估和结构设计。
[0111]
实施例二
[0112]
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统。
[0113]
如图14所示，本实施例提供的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统包括：数据获取单元21、电磁模型建立单元22、电压方程确定单元23、磁场方程确定单元24、微分磁导率确定单元25、耦合模型建立单元26及求解单元27。
[0114]
其中，数据获取单元21用于获取单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数、所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线。
[0115]
电磁模型建立单元22与所述数据获取单元21连接，电磁模型建立单元22用于基于所述结构参数建立所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型。
[0116]
电压方程确定单元23与所述电磁模型建立单元22连接，电压方程确定单元23用于根据所述等效电路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程。
[0117]
磁场方程确定单元24与所述电磁模型建立单元22连接，磁场方程确定单元24用于根据所述等效磁路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的磁场方程。
[0118]
微分磁导率确定单元25与所述数据获取单元21连接，微分磁导率确定单元25用于
基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率。
[0119]
耦合模型建立单元26分别与所述电压方程确定单元23、所述磁场方程确定单元24及所述微分磁导率确定单元25连接，耦合模型建立单元26用于根据所述回路电压方程、所述磁场方程、所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型。
[0120]
求解单元27与所述耦合模型建立单元26连接，求解单元27用于对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。
[0121]
相对于现有技术，本实施例提供的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统与实施例一提供的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法的有益效果相同，在此不再赘述。
[0122]
实施例三
[0123]
本实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法。
[0124]
可选地，上述电子设备可以是服务器。
[0125]
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法。
[0126]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0127]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，所述单相非晶-硅钢组合铁心包括励磁线圈、非晶铁心及硅钢铁心，所述励磁线圈绕过所述非晶铁心及所述硅钢铁心，其特征在于，所述单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法包括：获取单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数、所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线；基于所述结构参数建立所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型；根据所述等效电路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程；根据所述等效磁路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的磁场方程；基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率；根据所述回路电压方程、所述磁场方程、所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型；对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。2.根据权利要求1所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，所述回路电压方程为：其中，u为激励电压，r为励磁线圈的电阻，i为励磁电流，l为漏电感，t为时刻，n为励磁线圈的匝数，s
t
为单相非晶-硅钢组合铁心的总截面积，b
m
为单相非晶-硅钢组合铁心的磁通密度。3.根据权利要求1所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，所述磁场方程为：h
a
l
a
＝ni；h
s
l
s
＝ni；其中，h
a
为非晶铁心的磁场强度，h
s
为硅钢铁心的磁场强度，l
a
为非晶铁心的磁路长度，l
a
＝2(h-2d)+2(w-2d)+dπ，l
s
为硅钢铁心的磁路长度，l
s
＝2(h-d)+2(w-d)，h为单相非晶-硅钢组合铁心的高度，w为单相非晶-硅钢组合铁心的厚度，d为单相非晶-硅钢组合铁心的铁轭宽度，i为励磁电流，n为励磁线圈的匝数。4.根据权利要求1所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，jiles-atherton磁滞模型为：其中，m为磁化强度，h为单相非晶-硅钢组合铁心的高度，c为可逆磁化系数，m
an
为无磁
滞磁化强度，m
s
为饱和磁化强度，a为无磁滞磁化曲线的形状系数，k为不可逆损耗系数，δ为方向系数，h
e
为有效磁场强度，h
e
＝h+αm，α为磁畴内耦合的平均场系数。5.根据权利要求4所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，具体包括：根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法提取jiles-atherton磁滞模型的未知参数值；所述未知参数值包括饱和磁化强度、无磁滞磁化曲线的形状系数、磁畴内耦合的平均场系数、不可逆损耗系数及可逆磁化系数；基于jiles-atherton磁滞模型及所述未知参数值，根据非晶铁心及硅钢铁心的非线性本构关系，确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率。6.根据权利要求1所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，所述等效电路-磁路耦合模型为：其中，i为励磁电流，t为时刻，l为漏电感，n为励磁线圈的匝数，s
a
为非晶铁心的截面积，l
a
为非晶铁心的磁路长度，b
a
为非晶铁心的磁通密度，h
a
为非晶铁心的磁场强度，为非晶铁心的微分磁导率，s
s
为硅钢铁心的截面积，l
s
为硅钢铁心的磁路长度，b
s
为硅钢铁心的磁通密度，h
s
为硅钢铁心的磁场强度，为硅钢铁心的微分磁导率，u为激励电压，r为励磁线圈的电阻。7.根据权利要求1所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，采用四阶龙格库塔算法对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。8.一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统，应用于权利要求1-7任一项所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法，其特征在于，所述单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析系统包括：数据获取单元，用于获取单相非晶-硅钢组合铁心的结构参数、所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线；电磁模型建立单元，与所述数据获取单元连接，用于基于所述结构参数建立所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型；电压方程确定单元，与所述电磁模型建立单元连接，用于根据所述等效电路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心在开路条件下的回路电压方程；磁场方程确定单元，与所述电磁模型建立单元连接，用于根据所述等效磁路模型确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的磁场方程；
微分磁导率确定单元，与所述数据获取单元连接，用于基于jiles-atherton磁滞模型，根据所述非晶铁心的磁滞回线及所述硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率；耦合模型建立单元，分别与所述电压方程确定单元、所述磁场方程确定单元及所述微分磁导率确定单元连接，用于根据所述回路电压方程、所述磁场方程、所述非晶铁心的微分磁导率及所述硅钢铁心的微分磁导率，确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的等效电路-磁路耦合模型；求解单元，与所述耦合模型建立单元连接，用于对所述等效电路-磁路耦合模型求解，以确定所述单相非晶-硅钢组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1至7中任一项所述的单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法。

技术总结
本发明提供一种单相非晶-硅钢组合铁心磁化分析方法、系统及设备，属于变压器领域，方法包括：获取组合铁心的结构参数、非晶铁心及硅钢铁心的磁滞回线；基于结构参数建立组合铁心的等效电路模型及等效磁路模型；根据等效电路模型确定组合铁心在开路条件下的回路电压方程；根据等效磁路模型确定组合铁心的磁场方程；基于磁滞模型，根据非晶铁心及硅钢铁心的磁滞回线，采用粒子群优化算法确定非晶铁心及硅钢铁心的微分磁导率；根据回路电压方程、磁场方程、非晶铁心及硅钢铁心的微分磁导率，确定组合铁心的等效电路-磁路耦合模型，并求解确定组合铁心的励磁电流及磁通密度分布结果。本发明提高了单相非晶-硅钢组合铁心的磁化分析结果的准确度。析结果的准确度。析结果的准确度。


技术研发人员：李琳 陈昊
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/13